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导数的应用
●知识梳理
1.函数的单调性
(1)设函数y=f(x)在某个区间内可导,若f′(x)>0,则f(x)为增函数;若f′(x)<0,则f(x)为减 函数.
(2)求可导函数单调区间的一般步骤和方法.
①确定函数f(x)的定义区间.
②求f′(x),令f′(x)=0,解此方程,求出它在定义区间内的一切实根.
③把函数f(x)的间断点〔即包括f(x)的无定义点〕的横坐标和上面的各实根按由小到大的顺序排列起来,然后用这些点把函数f(x)的定义区间分成若干个小区间.
④确定f′(x)在各小开区间内的符号,根据f′(x)的符号判定函数f(x)在每个相应小开区间内的增减性.
2.可导函数的极值
(1)极值的概念
设函数f(x)在点x 0附近有定义,且若对x0附近所有的点都有f(x)<f(x0)(或f(x)>f(x0)),则称f(x0)为函数的一个极大(小)值,称x0为极大(小)值点.
(2)求可导函数f(x)极值的步骤.
①求导数f′(x).
②求方程f′(x)=0的根.
③检验f′(x)在方程f′(x)=0的根的左右的符号,如果在根的左侧附近为正,右侧附近为负,那么函数y=f(x)在这个根处取得极大值;如果在根的左侧附近为负,右侧附近为正,那么函数y=f(x)在这个根处取得极小值.
3.函数的最大值与最小值
(1)设y=f(x)是定义在区间[a,b]上的函数,y=f(x)在(a,b)内有导数,求函数y=f(x)在[a,b]上的最大值与最小值,可分两步进行.
①求y=f(x)在(a,b)内的极值.
②将y=f(x)在各极值点的极值与f(a)、f(b)比较,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值.
(2)若函数f(x)在[a,b]上单调增加,则f(a)为函数的最小值,f(b)为函数的最大值;若函数f(a)在[a,b]上单调递减,则f(a)为函数的最大值,f(b)为函数的最小值.
特别提示
我们把使导函数f′(x)取值为0的点称为函数f(x)的驻点,那么
(1)可导函数的极值点一定是它的驻点,注意这句话中的“可导”两字是必不可少的.例如函数y=|x|在点x=0处有极小值f(0)=0,可是我们在前面已说明过,f′(0)根本不存在,所以点x=0不是f(x)的驻点.
(2)可导函数的驻点可能是极值点,也可能不是极值点.例如函数f(x)=x3的导数是 f′(x)=3x2,在点x=0处有f′(0)=0,即点x=0是f(x)=x3的驻点,但从f(x)在(-∞, +∞)上为增函数可知,点x=0不是f(x)的极值点.
●点击双基
1.(2005年海淀区高三第一学期期末模拟)函数y=xsinx+cosx在下面哪个区间内是增函数
A.( , ) B.(π,2π)
C.( , ) D.(2π,3π)
解析:y′=(xsinx+cosx)′=sinx+xcosx-sinx=xcosx,
当x∈( , )时,恒有xcosx>0.
答案:C
2.函数y=1+3x-x3有
A.极小值-2,极大值2
B.极小值-2,极大值3
C.极小值-1,极大值1
D.极小值-1,极大值3
解析:y′=3-3x2=3(1+x)(1-x).
令y′=0得x1=-1,x2=1.当x<-1时,y′<0,函数y=1+3x-x3是减函数;当-1<x<1时, y′>0,函数y=1+3x-x3是增函数;当x>1时,y′<0,函数y=1+3x-x3是减函数.
∴当x=-1时,函数y=1+3x-x3有极小值-1;当x=1时,函数y=1+3x-x3有极大值3.
答案:D
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