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专题3.2 利用导数研究函数的极值与最值
【考纲解读】
内 容
要 求
备注
A
B
C
导数及其应用
利用导数研究函数的单调性与极值
√
【直击考点】
题组一 常识题
1.[教材改编] 函数f(x)=ex-2x的单调递增区间是______________.
【解析】 f′(x)=ex-2,令f′(x)>0,解得x>ln 2,则函数f(x)=ex-2x的单调递增区间为(ln 2,+∞).
2.[教材改编] 函数f(x)=x3-12x的极小值是________,极大值是________.
【解析】 由题意得f′(x)=3x2-12,令f′(x)=0,解得x=-2或x=2.当x∈(-∞,-2)时,f ′(x)>0,
3.[教材改编] 一条长为2a的铁丝截成两段,分别弯成两个正方形,要使两个正方形的面积之和最小,两段铁丝的长分别是________,________.
【解析】设两段铁丝的长分别为x,2a-x.则两个正方形的面积之和为S=+=-+,则S′(x)=-,令S′(x)=0得x=a.当x0.所以S在x=a处取得极小值也是最小值,所以两段铁丝的长都是a.
题组二 常错题
4.函数y=x2-ln x的单调递减区间为______________.
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【解析】 y=x2-ln x,y′=x-==(x>0).令y′<0,得00时,-ex0,f(x)为(-∞,+∞)上的增函数,所以函数f(x)无极值.
②当a>0时,令f′(x)=0,得ex=a,即x=ln a.
x∈(-∞,ln a),f′(x)0,
所以f(x)在(-∞,ln a)上单调递减,在(ln a,+∞)上单调递增,
故f(x)在x=ln a处取得极小值,
且极小值为f(ln a)=ln a,无极大值.
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综上,当a ≤0时,函数f(x)无极值;
当a>0时,f(x)在x=ln a处取得极小值ln a,无极大值.
【2-2】已知函数f(x)=x3+ax2+bx+a2在x=1处取极值10,则f(2)=__________.
【答案】18
【思想方法】
求函数极值的步骤:
(1)确定函数的定义域;
(2)求方程f′(x)=0的根;
(3)用方程f′(x)=0的根顺次将函数的定义域分成若干个小开区间,并形成表格;
(4)由f′(x)=0根的两侧导数的符号来判断f′(x)在这个根处取极值的情况.
【温馨提醒】判断函数极值时要注意导数为0的点不一定是极值点,所以求极值时一定要判断导数为0的点左侧与右侧的单调性,然后根据极值的定义判断是极大值还是极小值.
考点3 运用导数求函数的最值
【3-1】 已知函数f(x)=(x-k)ex.
(1)求f(x)的单调区间;
(2)求f(x)在区间[0,1]上的最小值.
【答案】(1) 单调递减区间是(-∞,k-1);单调递增区间是(k-1,+∞).(2) (1-k)e.
【解析】(1)f′(x)=(x-k+1)ex.
令f′(x)=0,得x=k-1.
f(x)与f′(x)的情况如下:
x
(-∞,k-1)
k-1
(k-1,+∞)
f′(x)
-
0
+
f(x)
-ek-1
所以,f(x)的单调递减区间是(-∞,k-1);单调递增区间是(k-1,+∞).
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(2)当k-1≤0,即k≤1时,函数f(x)在[0,1]上单调递增,所以f(x)在区间[0,1]上的最小值为f(0)=-k;
当0