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课程目标
学习脉络
1.理解最值的概念,了解函数的最值与极值的区别和联系.
2.会用导数求在给定区间上函数的最大值、最小值.
1.函数f(x)在闭区间[a,b]上的最值
一般地,如果在区间[a,b]上函数y=f(x)的图象是一条连续不断的曲线,那么它必有最大值和最小值,并且函数的最值必在极值点或区间端点取得.
思考1函数的极值与最值有何区别与联系?
提示:(1)函数的极值是表示函数在某一点附近的变化情况,是在局部上对函数值的比较,具有相对性;而函数的最值则是表示函数在整个定义区间上的情况,是对整个区间上的函数值的比较,具有绝对性.
(2)函数在一个闭区间上若存在最大值或最小值,则最大值或最小值只能各有一个,具有唯一性;而极大值和极小值可能多于一个,也可能没有,例如:常量函数就没有极大值,也没有极小值.
(3)极值只能在函数的定义域内部取得,而最值可以在区间的端点取得.有极值的不一定有最值,有最值的不一定有极值,极值有可能成为最值,最值只要不在端点处则一定是极值.
思考2如果函数f(x)在开区间(a,b)上的图象是连续不断的曲线,那么它在(a,b)上是否一定有最值?若f(x)在闭区间[a,b]上的图象不连续,那么它在[a,b]上是否一定有最值?
提示:一般地,若函数f(x)的图象是一条连续不断的曲线,那么f(x)在闭区间[a,b]上必有最大值和最小值.这里给定的区间必须是闭区间,如果是开区间,那么尽管函数是连续函数,那么它也不一定有最大值和最小值.
2.求函数y=f(x)在[a,b]上的最大值与最小值的步骤
(1)求函数y=f(x)在(a,b)内的极值;
(2)将函数y=f(x)的各极值与端点处的函数值f(a),f(b)比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.
思考3如果f(x)在闭区间[a,b]上恰好为单调函数,那么如何求f(x)在[a,b]上的最值?
提示:如果函数f(x)在闭区间[a,b]上恰好是单调函数,那么函数的最值恰好在两个端点处取到.当f(x)在闭区间[a,b]上递增时,f(a)是最小值,f(b)是最大值;当f(x)在闭区间[a,b]上递减时,f(a)是最大值,f(b)是最小值.
思考4如果在开区间(a,b)上的函数y=f(x)只有一个极值点,那么函数f(x)在开区间(a,b)上有最值吗?如果在(a,b)上有两个或两个以上极值点时,f(x)在(a,b)上有最值吗?
提示:若y=f(x)在(a,b)上只有极大值点时,则f(x)有最大值,无最小值,且最大值为极大值;
若y=f(x)在(a,b)上只有极小值点时,则f(x)有最小值,无最大值,且最小值为极小值.
如果在(a,b)上有两个或两个以上极值点时,则f(x)在(a,b)上不一定有最值,常见的有以下几种情况:
如图,图(1)中的函数y=f(x)在(a,b)上有最大值而无最小值;
图(2)中的函数y=f(x)在(a,b)上有最小值而无最大值;
图(3)中的函数y=f(x)在(a,b)上既无最大值也无最小值;
图(4)中的函数y=f(x)在(a,b)上既有最大值又有最小值.