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1、新編人教版精品教學資料
第2課時 函數的最大值、最小值
學習目標 1.理解函數的最大(小)值的概念及其幾何意義(難點).2.會借助單調性求最值(重點).3.掌握求二次函數在閉區(qū)間上的最值(重點).
預習教材P30,完成下面問題:
知識點 函數的最大值與最小值
最大值
最小值
條件
一般地,設函數y=f(x)的定義域為I,如果存在實數M滿足:對于任意的x∈I,都有
f(x)≤M
f(x)≥M
存在x0∈I,使得f(x0)=M
結論
稱M是函數y=f(x)的最大值
稱M是函數y=f(x)的最小值
幾何
意義
f(x)圖象上最高點的縱坐標
f(x)圖象
2、上最低點的縱坐標
【預習評價】 (正確的打“√”,錯誤的打“×”)
(1)任何函數f(x)都有最大值和最小值.( )
(2)若存在實數m,使f(x)≥m,則m是函數f(x)的最小值.( )
(3)若函數f(x)在區(qū)間[a,b]上是增函數,則f(x)在區(qū)間[a,b]上的最小值是f(a),最大值是f(b).( )
提示 (1)× 反例:f(x)=x既無最大值,也無最小值.
(2)× 若使m是f(x)的最小值,還需在f(x)的定義域內存在x0,使f(x0)=m.
(3)√ 由于f(x)在區(qū)間[a,b]上是增函數,所以f(a)≤f(x)≤f(b).故f(x)的最小值是f(a),最大
3、值是f(b).
題型一 用圖象法和函數的單調性求函數的最值
【例1】 (1)已知函數f(x)=則f(x)的最大值、最小值分別為________,________.
(2)求函數f(x)=在區(qū)間[2,5]上的最大值與最小值.
(1)解析 作出函數f(x)的圖象(如圖).由圖象可知,當x=±1時,f(x)取最大值為f(±1)=1.當x=0時,f(x)取最小值f(0)=0,
故f(x)的最大值為1,最小值為0.
答案 1 0
(2)解 任取2≤x1
4、>0,x1-1>0,
∴f(x2)-f(x1)<0,∴f(x2)
5、設1≤x1<x2,
則f(x1)-f(x2)=(x1+)-(x2+)=(x1-x2)·.
∵1≤x1<x2,∴x1-x2<0,x1x2>1,
∴x1x2-1>0,
∴f(x1)-f(x2)<0,即f(x1)<f(x2).
∴f(x)在[1,+∞)上是增函數.
(2)解 由(1)可知,f(x)在[1,4]上遞增,
∴當x=1時,
f(x)min=f(1)=2,
當x=4時,
f(x)max=f(4)=.
綜上所述,f(x)在[1,4]上的最大值是,最小值是2.
題型二 函數最值的實際應用
【例2】 某公司生產一種電子儀器的固定成本為20 000元,每生產一臺儀器需增加投
6、入100元,已知總收益滿足函數:R(x)=其中x是儀器的月產量.
(1)將利潤表示為月產量的函數f(x);
(2)當月產量為何值時,公司所獲利潤最大?最大利潤為多少元?(總收益=總成本+利潤)
解 (1)設月產量為x臺,則總成本為20 000+100x,
從而f(x)=
(2)當0≤x≤400時,f(x)=-(x-300)2+25 000;
∴當x=300時,f(x)max=25 000,
當x>400時,f(x)=60 000-100x是減函數,
f(x)<60 000-100×400<25 000.
∴當x=300時 ,f(x)max=25 000.
即每月生產300臺
7、儀器時利潤最大,最大利潤為25 000元.
規(guī)律方法 求解實際問題的四個步驟
(1)讀題:分為讀懂和深刻理解兩個層次,把“問題情景”譯為數學語言,找出問題的主要關系(目標與條件的關系).
(2)建模:把問題中的關系轉化成函數關系,建立函數解析式,把實際問題轉化成函數問題.
(3)求解:選擇合適的數學方法求解函數.
(4)評價:對結果進行驗證或評估,對錯誤加以改正,最后將結果應用于現實,作出解釋或預測.
特別提醒:求解實際問題的步驟也可認為分成“設元——列式——求解——作答”四個步驟.
【訓練2】 某水廠蓄水池有水450噸,水廠每小時向蓄水池注水80噸,同時蓄水池又向居民小區(qū)供水,
8、t小時內供水量為80噸.現在開始向池中注水并同時向居民供水,多少小時后蓄水池中水量最少?
解 設t小時后,池中水量為y噸,則
y=450+80t-80=4(-10)2+50,
當=10,即t=5時,ymin=50,
所以5小時后蓄水池中水量最少,最少為50噸.
互動探究
題型三 二次函數的最值
【探究1】 (1)求函數y=x2-2x+2的單調區(qū)間.
(2)求函數y=-x2-2x+2的單調區(qū)間.
解 (1)函數y=x2-2x+2是開口向上,對稱軸為x=1的拋物線,
故其單減區(qū)間是(-∞,1),單增區(qū)間是(1,+∞).
(2)函數y=-x2-2x+2的圖象是開口向下,對稱軸
9、為x=-1的拋物線,故其單減區(qū)間是(-1,+∞),單增區(qū)間是(-∞,-1).
【探究2】 函數f(x)=x2-2x+2在區(qū)間[-1,0],[-1,2],[2,3]上的最大值和最小值分別是什么?
解 函數f(x)=x2-2x+2的圖象開口向上,對稱軸為x=1,
(1)因為f(x)在區(qū)間[-1,0]上單調遞減,所以f(x)在區(qū)間[-1,0]上的最大值為f(-1)=5,最小值為f(0)=2;
(2)因為f(x)在區(qū)間[-1,1]上單調遞減,在[1,2]上單調遞增,則f(x)在區(qū)間[-1,2]上的最小值為f(1)=1,又因為f(-1)=5,f(2)=2,f(-1)>f(2),所以f(x)在區(qū)間
10、[-1,2]上的最大值為f(-1)=5.
(3)因為f(x)在區(qū)間[2,3]上單調遞增,所以f(x)在區(qū)間[2,3]上的最小值為f(2)=2,最大值為f(3)=5.
【探究3】 已知函數f(x)=x2-ax+1,
(1)求f(x)在[0,1]上的最大值;
(2)當a=1時,求f(x)在閉區(qū)間[t,t+1](t∈R)上的最小值.
解 (1)因為函數f(x)=x2-ax+1的圖象開口向上,其對稱軸為x=,
所以區(qū)間[0,1]的哪一個端點離對稱軸遠,則在哪個端點取到最大值,
當≤,即a≤1時,f(x)的最大值為f(1)=2-a;
當>,即a>1時,f(x)的最大值為f(0)=1.
11、(2)當a=1時,f(x)=x2-x+1,其圖象的對稱軸為x=.
①當t≥時,f(x)在[t,t+1]上是增函數,∴f(x)min=f(t)=t2-t+1;
②當t+1≤,即t≤-時,f(x)在上是減函數,
∴f(x)min=f(t+1)=t2+t+1;
③當t<
12、最小值.
對于含參數的二次函數的最值問題,一般有如下幾種類型:
(1)區(qū)間固定,對稱軸變動(含參數),求最值;
(2)對稱軸固定,區(qū)間變動(含參數),求最值;
(3)區(qū)間固定,最值也固定,對稱軸變動,求參數.
通常都是根據區(qū)間端點和對稱軸的相對位置進行分類討論.
課堂達標
1.函數f(x)=-2x+1(x∈[-2,2])的最小、最大值分別為( )
A.3,5 B.-3,5 C.1,5 D.5,-3
解析 因為f(x)=-2x+1(x∈[-2,2])是單調遞減函數,所以當x=2時,函數的最小值為-3.當x=-2時,函數的最大值為5.
答案 B
2.函數
13、y=x2-2x,x∈[0,3]的值域為( )
A.[0,3] B.[-1,0]
C.[-1,+∞) D.[-1,3]
解析 ∵函數y=x2-2x=(x-1)2-1,x∈[0,3],∴當x=1時,函數y取得最小值為-1,當x=3時,函數取得最大值為3,故函數的值域為[-1,3],故選D.
答案 D
3.若函數y=ax+1在[1,2]上的最大值與最小值的差為2,則實數a的值是( )
A.2 B.-2 C.2或-2 D.0
解析 由題意a≠0,當a>0時,有(2a+1)-(a+1)=2,解得a=2;當a<0時,有(a+1)-(2a+1)=2,解得a=-2.
14、綜上知a=±2.
答案 C
4.函數f(x)=-3x在區(qū)間[2,4]上的最大值為________.
解析 ∵在區(qū)間[2,4]上是減函數,-3x在區(qū)間[2,4]上是減函數,∴函數f(x)=-3x在區(qū)間[2,4]上是減函數,∴f(x)max=f(2)=-3×2=-4.
答案?。?
5.已知函數f(x)=求函數f(x)的最大值、最小值.
解 作出f(x)的圖象如圖:由圖象可知,當x=2時,f(x)取最大值為2;當x=時,f(x)取最小值為-.
所以f(x)的最大值為2,最小值為-.
課堂小結
1.函數的最值與值域、單調性之間的聯(lián)系
(1)對一個函數來說,其值域是確定的,但它不一定有最
值,如函數y=.如果有最值,則最值一定是值域中的一個元素.
(2)若函數f(x)在閉區(qū)間[a,b]上單調,則f(x)的最值必在區(qū)間端點處取得,即最大值是f(a)或f(b),最小值是f(b)或f(a).
2.二次函數在閉區(qū)間上的最值
探求二次函數在給定區(qū)間上的最值問題,一般要先作出y=f(x)的草圖,然后根據圖象的增減性進行研究.特別要注意二次函數的對稱軸與所給區(qū)間的位置關系,它是求解二次函數在已知區(qū)間上最值問題的主要依據,并且最大(小)值不一定在頂點處取得.