河北理工学院：《高等数学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 中值定理与导数的应用（3.5）函数的极值及其求法

高数课程妥媒血课件 镭理工大理>> 第五节。函数的极值元 函数极值的定义 函数极值的求法 小结 Http://www.heut.edu.cn

第五节 函数的极值及其求法 函数极值的定义 函数极值的求法 小结

高数课程妥媒血课件 镭理工大理>> 函数极值的定义 f a x1 0x2 x3 x4 Http://www.heut.edu.cn

o x y a b y = f (x) x1 2 x x3 4 x 5 x 6 x o x y o x y 0 x 0 x 一、函数极值的定义

高等数学课程多媒体课件 北理工大学理学院>> 定义设函数f(x)在区间(a,b)内有定义x是 (a,b)内的一个点 如果存在着点的一个邻域对于这邻域内的 任何点x,除了点x外,f(x)f(x)均成立就称 f(x)是函数f(x)的一个极小值 函数的极大值与极小值统称为极值,使函数取得 极值的点称为极值点

( ) ( ) . , , ( ) ( ) , , ( ) ( ) ; , , ( ) ( ) , , ( , ) , ( ) ( , ) , 0 0 0 0 0 0 0 0 0 是函数 的一个极小值 任何点 除了点 外 均成立 就 称 如果存在着点 的一个邻域 对于这邻域内的 是函数 的一个极大值 任何点 除了点 外 均成立 就 称 如果存在着点 的一个邻域 对于这邻域内的 内的一个点 设函数 在区间 内有定义 是 f x f x x x f x f x x f x f x x x f x f x x a b f x a b x   函数的极大值与极小值统称为极值,使函数取得 极值的点称为极值点. 定义

高数课程妥媒血课件 镭理工大理>> 二、函数极值的求法 定理1(必要条件)设f(x)在点x处具有导数,且 在x处取得极值,那末必定f(x0)=0 使导数为零的点(即方程f(x)=0的实根叫 做函数f(x)的驻点 注意可导函数f(x)的极值点必定是它的弦 但函数的驻点却不一定是极值点 例如,y=x3,yx0=0,但x=0不是极值点 Http://www.heut.edu.cn

设 f (x)在点x0 处具有导数,且 在x0处取得极值,那末必定 ( 0 ) 0 ' f x = . ( ) . ( ( ) 0 ) 做函数 的驻点 使导数为零的点 即方程 的实根 叫 f x f  x = . ( ) , 但函数的驻点却不一定是极值点 可导函数 f x 的极值点必定是它的驻点 例如, , 3 y = x 0, y x=0 = 但x = 0不是极值点. 定理1(必要条件) 定义 注意 二、函数极值的求法

高数课程妥媒血课件 理工大理>> 定理2(第一充分条件) (1)如果x∈(x0-8,x),有f(x)>0;而x∈(x,x0+δ) 有f(x)0,则f(x)在x处取得极小值 (3)如果当x∈(x0-6,x)及x∈(x0,x0+8)时,f(x) 符号相同,则f(x)在x处无极值 x (是极值点情形) Http://www.heut.edu.cn

(1)如果 ( , ), x  x0 −  x0 有 ( ) 0; ' f x  而 ( , ) x  x0 x0 +  , 有 ( ) 0 ' f x  ，则 f (x)在 0 x 处取得极大值. (2)如果 ( , ), x  x0 −  x0 有 ( ) 0; ' f x  而 ( , ) x  x0 x0 +  有 ( ) 0 ' f x  ，则 f (x)在x0处取得极小值. (3)如果当 ( , ) x  x0 −  x0 及 ( , ) x  x0 x0 +  时, ( ) ' f x 符号相同,则 f ( x)在x0处无极值. x y o x y x0 o 0 x + − − + 定理2(第一充分条件) (是极值点情形)

高数课程妥媒血课件 理工大理擘原>> 0 0 求极值的步骤 (不是极值点情形) (1)求导数f(x); (2)求驻点,即方程f(x)=0的根; (3)检查f(x)在驻点左右的正负号,判断极值点 (4)求极值 Http://www.heut.edu.cn

x y o x y o 0 x 0 x + − − + (1) 求导数 f (x); (2)求驻点，即方程 f (x) = 0的根; (3) 检查 f (x) 在驻点左右的正负号,判断极值点; (4) 求极值. 求极值的步骤 (不是极值点情形) :

高数课程妥媒血课件 镭理工大理>> 例1求出函数f(x)=x3-3x2-9x+5的极值 解∫(x)=3x2-6x-9=3(x+1)(x-3) 令∫(x)=0,得驻点x1=-1,x2=3.列表讨论 x|(-∞,-1)-1(-1,3)3(3,+∞) ∫(x)+ 0 十 极 f(x)↑ 极大值 值 极大值∫(-1)=10,极小值f(3)=-2 Http://www.heut.edu.cn

例 1 解 ( ) 3 9 5 . 求出函数 f x = x3 − x2 − x + 的极值 ( ) 3 6 9 2 f  x = x − x − 令 f (x) = 0， 1, 3. 得驻点 x1 = − x2 = 列表讨论 x (− , − 1 ) − 1 ( − 1 , 3 ) 3 (3,+ ) f  ( x ) f ( x ) + − +  0 0   极大值 极小值 极大值 f ( − 1 ) = 10 , 极小值 f (3) = −22. = 3(x + 1)(x − 3)

高数课程妥媒血课件 镭理工大理>> f(x)=x3-3x2-9x+5图形如下 M -10 -15 Http://www.heut.edu.cn

( ) 3 9 5 3 2 f x = x − x − x + M m 图形如下

高数课程妥媒血课件 理工大理>> 定理3(第二分条件) 设∫(x)在x处具有二阶导数,且f(x0)=0, ∫(x0)≠0,那末 (1)当f(x0)0时,函数f(x)在x处取得极小值 f(x)=0, 当△x>O时,有f(x0+△x)<f(xn)=0, 所以函数f(x)在x处取得极大值 Http://www.heut.edu.cn

设 f (x) 在 0 x 处 具 有 二 阶 导 数 , 且 ( 0 ) 0 ' f x = , ( ) 0 0 '' f x  , 那末 (1)当 ( ) 0 0 '' f x  时, 函数 f (x)在x0 处取得极大值; (2)当 ( 0 ) 0 '' f x  时, 函数 f (x)在 0 x 处取得极小值. 证 (1) x f x x f x f x x   +  −   =  → ( ) ( ) ( ) lim 0 0 0  0  0, 故f (x0 + x) − f (x0 )与x异号， 当x  0时， ( ) ( ) 0 x0 有f  x + x  f  = 0, 当x  0时， ( ) ( ) 0 x0 有f  x + x  f  = 0, 所以,函数 f (x)在x0处取得极大值 定理3(第二充分条件)

高数课程妥媒血课件 镭理工大理>> 例2求出函数f(x)=x3+3x2-24x-20的极值 解f(x)=3x2+6x-24=3(x+4)(x-2) 令∫(x)=0,得驻点x1=-4,x2=2. f"(x)=6x+6, f"(-4)=-180,故极小值f(2)=-48 f(x)=x+3x2-24x-20图形如下 Http://www.heut.edu.cn

例2 解 ( ) 3 24 20 . 求出函数 f x = x 3 + x 2 − x − 的极值 ( ) 3 6 24 2 f  x = x + x − 令 f (x) = 0， 4, 2. 得驻点 x1 = − x2 = = 3(x + 4)( x − 2)  f (x) = 6x + 6,  f (−4) = −18  0, 故极大值 f (−4) = 60, f (2) = 18  0, 故极小值 f (2) = −48. ( ) 3 24 20 3 2 f x = x + x − x − 图形如下