《函数的极值与最值》经典题(教师版).doc
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《函数的极值与最值》经典题
例.已知函数,求的极值。
解:
由题意得
令,解得,
变化时,、的变化情况如下表:
0
2
+
0
-
0
+
极大值
极小值
所以的极大值为,极小值为
变式.已知函数,求的极值。
解:
由题意得
令,解得,
变化时,、的变化情况如下表:
0
+
0
-
0
+
极大值
极小值
所以的极大值为,极小值为。
变式.已知函数,求的极值。
解:
由题意得
令,解得,
①若,当或时,,单调递增;
当,单调递减。
所以极大值为,极小值为。
②若,,在单调递增,
所以既无极大值,也无极小值。
③若,当或时,,单调递增;
当,单调递减。
所以极小值为,极大值为。
变式.已知函数,求在的最值。
解:
由题意得
令,解得,
变化时,、的变化情况如下表:
0
2
+
0
-
0
+
极大值0
极小值
又∵,
∴在的最小值为,最大值为。
变式.已知函数,若在处取得极大值,求实数
的值。
解:
∵∴
∵在处取得极大值∴
∵∴或
①当时,,
当或时,,单调递增;当时,,单调递减。
所以在处取得极小值,于是不合题意,应舍去。
②当时,,
当或时,,单调递减;当时,,单调递增。
所以在处取得极大值,于是符合题意。
综上,实数的值是。
例.已知函数
(1)若,求的极值;
(2)若,求在上的最大值;
(3)若在上的最小值为,求的值.
(4)若在上恒成立,求的取值范围.
解:
(1)当时,,则的定义域为,
令得,
当时,,单调递减;当时,,单调递增.所以的极小值为,无极大值。
(2)当时,,则的定义域为,
,
于是,当在上变化时,的变化情况如下表:
↘
极小值
↗
由上表可得,当时函数取得最大值.
(3),
①若,则即在上恒成立,此时在上是增函数∴∴(舍去)
②若,则即在上恒成立,此时在上是减函数∴∴(舍去)
③若,令,得
当时,∴在上为增函数
当时,∴在上为减函数
∴∴
综上,的值是
()∵∴又∴
令,则
∴
∵∴∴在上是减函数
∴即
∴在上也是减函数,∴
∴当时,在上恒成立.
例.已知函数
(Ⅰ)求函数的单调区间;
(Ⅱ)当时,求函数在上的最值.
(Ⅲ)当时,求函数在上的最小值.
(Ⅳ)若函数有两个零点,求实数的取值范围;
解:
(Ⅰ)函数的定义域是,
①当时,,
故函数增函数,即函数的单调增区间为.
②当时,令,可得,
当时,;当时,,
故函数的单调递增区间为,单调减区间是.
(Ⅱ)当时,,
令解得
当时,;当时,,故在时取得极大值,也是最大值,
∵∴,故在时取得最小值,
(Ⅲ)①当,即时,函数在区间[1,2]上是减函数,
∴的最小值是.
②当,即时,函数在区间[1,2]上是增函数,
∴的最小值是.
③当,即时,函数在上是增函数,在是减函数.
又,∴当时,最小值是;
当时,最小值为.
综上可知,当时,函数的最小值是;当时,函数的最小值是.
(Ⅳ)由
(1)知时,在单调递增,当时,;
当时,;所以只有一个零点,不合题意。
当时,在单调递增在单调递减,所以当时,
当时,;当时,;所以要使函数有两个零点。
只需即解得
所以时,有两个零点。
例.已知函数.
(Ⅰ)若曲线在和处的切线互相平行,求的值;
(Ⅱ)求的单调区间;
(Ⅲ)设,若对任意,均存在,使得,求的取值范围.
解:
.
(Ⅰ),解得.
(Ⅱ).
①当时,,,
在区间上,;在区间上,
故的单调递增区间是,
单调递减区间是.
②当时,,
在区间和上,;在区间上,
故的单调递增区间是和,
单调递减区间是.
③当时,,故的单调递增区间是.
④当时,,
在区间和上,;在区间上,
故的单调递增区间是和,单调递减区间是.
(Ⅲ)由已知,在上有
由已知,,由(Ⅱ)可知,
①当时,在上单调递增,
故,
所以,,解得,
故.
②当时,在上单调递增,在上单调递减,
故.
由可知,,,
所以,,,
综上所述,.
例.已知函数.
(1)求函数的单调递增区间;
(2)若对任意,函数在上都有三个零点,求实数的取值范围.
解:
(1)因为,所以.
当时,,函数没有单调递增区间;
当时,令,得.故的单调递增区间为;
当时,令,得.故的单调递增区间为.
(2)由
(1)知,时,的单调递增区间为,单调递减区间
为和.所以函数在处取得极小值,
函数在处取得极大值.
由于对任意,函数在上都有三个零点,
所以即解得.
因为对任意,恒成立,所以.
所以实数的取值范围是.
例.(2009陕西卷文)已知函数
求的单调区间;
若在处取得极值,直线与的图象有三个不同的交点,求的取值范围。
解:
(1)
当时,对,有
当时,的单调增区间为
当时,由解得或;
由解得,
当时,的单调增区间为;
的单调减区间为。
(2)因为在处取得极大值,所以
所以
由解得。
由
(1)中的单调性可知,
在处取得极大值,在处取得极小值。
因为直线与函数的图象有三个不同的交点,
又,,
结合的单调性可知,的取值范围是。
8
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