1、导数的实际应用目标认知学习目标:1. 会从几何直观了解函数单调性和导数的关系;能利用导数研究函数的单调性,会求函数的单调区间,对多项式函数一般不超过三次. 2. 了解函数在某点 取得极值的必要条件(导数在极值点两端异号)和充分条件() ;会用导数求函数的极大值、极小值,对多项式函数一般不超过三次.3会求闭区间上函数的最大值、最小值,对多项式函数一般不超过三次.重点: 利用导数判断函数单调性;函数极值与最值的区别与联系.会求一些函数的(极)最大值与(极)最小值难点: 利用导数在解决函数问题时有关字母讨论的问题.知识要点梳理知识点一:函数的单调性(一) 导数的符号与函数的单调性:一般地,设函数 在
2、某个区间内有导数,则在这个区间上,若 ,则在这个区间上为增函数;若 ,则 在这个区间上为减函数;若恒有,则 在这一区间上为常函数 .反之,若 在某区间上单调递增,则在该区间上有 恒成立(但不恒等于 0) ;若 在某区间上单调递减,则在该区间上有 恒成立(但不恒等于 0) 注意:1. 若在某区间上有有限个点使 ,在其余点恒有 ,则 仍为增函数(减函数的情形完全类似).即在区间(a,b)内, (或 )是 在(a,b)内单调递增(或减)的充分不必要条件!例如:而 f(x)在 R 上递增.2. 学生易误认为只要有点使 ,则 f(x)在(a,b)上是常函数,要指出个别导数为零不影响函数的单调性,同时要强
3、调只有在这个区间内恒有 ,这个函数在这个区间上才为常数函数.3. 要关注导函数图象与原函数图象间关系.(二)利用导数求函数单调性的基本步骤:1. 确定函数 的定义域; 2. 求导数 ;3. 在定义域内解不等式 ,解出相应的 x 的范围;当 时, 在相应区间上为增函数; 当 时 在相应区间上为减函数.4. 写出 的单调区间.知识点二:函数的极值(一)函数的极值的定义 一般地,设函数 在点 及其附近有定义,(1)若对于 附近的所有点,都有 ,则 是函数 的一个极大值,记作 ;(2)若对 附近的所有点,都有 ,则 是函数 的一个极小值,记作 .极大值与极小值统称极值. 在定义中,取得极值的点称为极值
4、点,极值点是自变量的值,极值指的是函数值.注意:由函数的极值定义可知:(1)在函数的极值定义中,一定要明确函数 y=f(x)在 x=x0及其附近有定义,否则无从比较.(2)函数的极值是就函数在某一点附近的小区间而言的,是一个局部概念;在函数的整个定义域内可能有多个极值,也可能无极值.由定义,极值只是某个点的函数值与它附近点的函数值比较是最大或最小,并不意味着它在函数的整个的定义域内最大或最小.(3)极大值与极小值之间无确定的大小关系.即一个函数的极大值未必大于极小值.极小值不一定是整个定义区间上的最小值.(4)函数的极值点一定出现在区间的内部,区间的端点不能成为极值点.而使函数取得最大值、最小
5、值的点可能在区间的内部,也可能在区间的端点.(5)可导函数在某点取得极值,则该点的导数一定为零,反之不成立.即是可导函数 在点 取得极值的必要非充分条件 .在函数取得极值处,如果曲线有切线的话,则切线是水平 的,从而有 .但反过来不一定.如函数 y=x3,在 x=0 处,曲线的切线是水平的,但这点不是函数的极值点.(二)求函数极值的的基本步骤:确定函数的定义域; 求导数 ; 求方程 的根;检查 在方程根左右的值的符号,如果左正右负,则 f(x)在这个根处取得极大值;如果左负右 正,则 f(x)在这个根处取得极小值.(最好通过列表法)知识点三:函数的最大值与最小值(一) 函数的最大值与最小值定理
6、若函数 在闭区间 上连续,则 在 上必有最大值和最小值;在开区间 内连续的函数 不一定有最大值与最小值 .如 .(二)求函数最值的的基本步骤:若函数 在闭区间 有定义,在开区间 内有导数,则求函数在 上的最大值和最小值的步骤如下:(1)求函数 在 内的导数 (2)求 在 内的极值;(3)求 在闭区间端点处的函数值 , ;(4)将 的各极值与 , 比较,其中最大者为所求最大值,最小者为所求最小值.(三)最值理论的应用解决有关函数最值的实际问题,导数的理论是有力的工具,基本解题思路为:(1)认知、立式:分析、认知实际问题中各个变量之间的联系,引入变量,建立适当的函数关系;(2)探求最值:立足函数的
7、定义域,探求函数的最值;(3)检验、作答:利用实际意义检查(2)的结果,并回答所提出的问题,特殊地,如果所得函数在区间内只有一个点 满足 ,并且 在点 处有极大(小)值,而所给实际问题又必有最大(小)值,那么上述极大(小)值便是最大(小)值.规律方法指导(1)利用导数讨论函数的单调区间,首先要确定函数的定义域 D,并且解决问题的过程中始终立足于定义域 D.若由不等式 确定的 x 的取值集合为 A,由 确定的 x 的取值范围为 B,则应有 .如: .(2)最值与极值的区别与联系:函数的最大值和最小值是比较整个定义域上的函数值得出的(具有绝对性) ,是整个定义域上的整体性概念,最大值是函数在整个定
8、义域上所有函数值中的最大值;最小值是函数在整个定义域上所有函数值中的最小值.函数的极大值与极小值是比较极值点附近两侧的函数值而得出的(具有相对性) ,是局部的概念;极值可以有多个,最大(小)值若存在只有一个;极值只能在区间内取得,不能在区间端点取得;最大(小)值可能是某个极大(小)值,也可能是区间端点处的函数值;有极值的函数不一定有最值,有最值的函数未必有极值,极值可能成为最值.若 在开区间 内可导,且有唯一的极大(小)值,则这一极大(小)值即为最大(小)值.典型例题 例 1设 f(x)=ax3+x 恰有三个单调区间,试确定 a 的取值范围,并求其单调区间。 解析:f(x)=3ax 2+1,若 a0, f(x)0,对 xR 恒成立,此时 f(x)只有一个单调区间,矛盾。 若 a8 时,S(a)0,因此当 a=8 时,S 最小,此时 h=4。