考点17 利用导数研究函数的极值和最值10种常见考法归类-【考点通关】备战2024年高考数学一轮题型归纳与解题策略(新高考地区专用)含解析.docx
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1、考点17 利用导数研究函数的极值和最值10种常见考法归类-【考点通关】备战2024年高考数学一轮题型归纳与解题策略(新高考地区专用)考点17 利用导数研究函数的极值和最值10种常见考法归类考点一 知图判断函数极值与极值点考点二 求函数的极值与极值点(一)不含参(二)含参考点三 由极值求参数的值或范围考点四 由极值点求参数的值或范围考点五 利用极值解决函数的零点问题考点六 求函数的最值(一)不含参(二)含参考点七 由函数的最值求参数问题考点八 函数的单调性、极值与最值的综合应用考点九 不等式恒成立与存在性问题考点十 利用导数解决实际问题1. 函数的极值(1)函数极值的定义:如图,函数yf(x)在
2、点xa的函数值f(a)比它在点xa附近其他点的函数值都小,f(a)0;而且在点xa附近的左侧f(x)0. 类似地,函数yf(x)在点xb的函数值f(b)比它在点xb附近其他点的函数值都大,f(b)0;而且在点xb附近的左侧f(x)0,右侧f(x)0(0),右侧f(x0)0). (3)导数求极值的方法:解方程f(x)0,当f(x0)0时,如果在x0附近的左侧f(x)0,右侧f(x)0,那么f(x0)是极大值;如果在x0附近的左侧f(x)0,右侧f(x)0,那么f(x0)是极小值. 2. 知图判断函数极值由导函数图象判断函数yf(x)的极值, 要抓住两点:由yf(x)的图象与x轴的交点,可得函数y
3、f(x)的可能极值点;由导函数yf(x)的图象可以看出yf(x) 的值的正负,从而可得函数yf(x)的单调性,两者结合可得极值点. 要特别注意导函数图象在哪个区间上为正,哪个区间上为负,在哪个点处与x轴相交,在该点附近的导数值是如何变化的,若是由正值变为负值,则在该点处取得极大值;若是由负值变为正值,则在该点处取得极小值3. 函数极值和极值点的求解步骤(1)确定函数的定义域(2)求方程f(x)0的根(3)用方程f(x)0的根顺次将函数的定义域分成若干个小开区间,并列成表格(4)由f(x)在方程f(x)0的根左右的符号,来判断f(x)在这个根处取极值的情况注:可导函数在点处取得极值的充要条件是:
4、是导函数的变号零点,即,且在左侧与右侧,的符号导号.是为极值点的既不充分也不必要条件,如,但不是极值点.另外,极值点也可以是不可导的,如函数,在极小值点是不可导的,于是有如下结论:为可导函数的极值点;但为的极值点.原函数出现极值时,导函数正处于零点,归纳起来一句话:原极导零这个零点必须穿越轴,否则不是极值点判断口诀:从左往右找穿越(导函数与轴的交点);上坡低头找极小,下坡抬头找极大f(x)在xx0处有极值时,一定有f (x0)0,f(x0)可能为极大值,也可能为极小值,应检验f(x)在xx0两侧的符号后才可下结论;若f (x0)0,则f(x)未必在xx0处取得极值,只有确认x1x0x2时,f(
5、x1)f(x2)0,才可确定f(x)在xx0处取得极值4. 已知函数的极值求参数的方法(1)对于已知可导函数的极值求参数的问题,解题的切入点是极值存在的条件:极值点处的导数值为0,极值点两侧的导数值异号f(x0)0是x0为函数极值点的必要不充分条件,故而要注意检验;(2)若函数yf(x)在区间(a,b)内有极值,那么yf(x)在(a,b)内一定不是单调函数,反之,若函数在某区间上单调,则函数没有极值. (3)对于函数无极值的问题,往往转化为其导函数的值非负或非正在某区间内恒成立的问题,即转化为f(x)0或f(x)0在某区间内恒成立的问题,此时需注意不等式中的等号是否成立5. 已知函数极值(个数
6、),确定函数解析式中的参数时,注意以下两点:(1)根据极值点的导数为0和极值这两个条件列方程组,利用待定系数法求解(2)因为导数值等于零不是此点为极值点的充要条件,所以利用待定系数法求解后必须验证充分性6. 函数的最大(小)值函数最大(小)值的再认识一般地,如果在区间a,b上函数yf(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. 若函数yf(x)在a,b上单调递增,则f(a)为函数在a,b上的最小值,f(b)为函数在a,b上的最大值;若函数yf(x)在a,b上单调递减,则f(a)为函数在a,b上的最大值,f(b)为函数在a,b上的最小值. (2)导数求最值的一般步骤:设函数yf(
7、x)在a,b上连续,在(a,b)内可导,求函数yf(x)在a,b上的最大值和最小值的步骤如下:求函数yf(x)在区间(a,b)内的极值;将函数yf(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. 7. 最值与极值的区别与联系(1)函数的极值反映函数在一点附近情况,是局部函数值的比较,故极值不一定是最值;函数的最值是对函数在整个区间上函数值比较而言的,故函数的最值可能是极值,也可能是区间端点处的函数值;(2)在函数的定义区间内,极大(小)值可能有多个,但最大(小)值只有一个(或者没有)(3)函数f(x)的极值点为定义域中的内点(函数的极值点必是开
8、区间的点,不能是区间的端点),而最值点可以是区间的端点(4)对于可导函数,函数的最大(小)值必在极大(小)值点或区间端点处取得(5)函数在开区间内存在最值,则极值点必落在该区间内8. 求函数最值的步骤(1)求函数的定义域(2)求f(x),解方程f(x)0.(3)求极值、端点处的函数值,确定最值注意:不要忽略将所求极值与区间端点的函数值进行比较9. 含参数的函数的最值问题(1)含参函数在区间上的最值通常有两类:一是动极值点定区间;二是定极值点动区间,这两类问题一般根据区间与极值点的位置关系来分类讨论. (2)能根据条件求出参数,从而化为不含参数的函数的最值问题(3)对于不能求出参数值的问题,则要
9、对参数进行讨论,其实质是讨论导函数大于0、等于0、小于0三种情况若导函数恒不等于0,则函数在已知区间上是单调函数,最值在端点处取得;若导函数可能等于0,则求出极值点后求极值,再与端点值比较后确定最值10. 求解函数在固定区间上的最值,需注意以下几点(1)对函数进行准确求导,并检验f(x)0的根是否在给定区间内(2)研究函数的单调性,正确确定极值和端点函数值(3)比较极值与端点函数值的大小,确定最值11. 已知函数在某区间上的最值求参数的值(或范围)已知函数在某区间上的最值求参数的值(或范围)是求函数最值的逆向思维,一般先求导数,利用导数研究函数的单调性及极值点,探索最值点,根据已知最值列方程(
10、不等式)解决问题其中注意分类讨论思想的应用12. 三次函数的图象、单调性、极值设三次函数f(x)ax3bx2cxd(a0),则f(x)3ax22bxc,记4b212ac4(b23ac),并设x1,x2是方程f(x)0的根,且x1000图象单调性在(,x1),(x2,)上单调递增;在(x1,x2)上单调递减在R上是增函数极值点个数20(2)a00图象单调性在(x1,x2)上单调递增;在(,x1),(x2,)上单调递减在R上是减函数极值点个数2013. 分离参数求解不等式恒成立问题的步骤14. 不等式恒成立(有解)问题的转化(1)若函数在区间D上存在最小值和最大值,则不等式在区间D上恒成立;不等式
11、在区间D上恒成立;不等式在区间D上恒成立;不等式在区间D上恒成立;(2)若函数在区间D上不存在最大(小)值,且值域为,则不等式在区间D上恒成立不等式在区间D上恒成立(3)若函数在区间上存在最小值和最大值,即,则对不等式有解问题有以下结论:不等式在区间D上有解;不等式在区间D上有解;不等式在区间D上有解;不等式在区间D上有解;(4)若函数在区间D上不存在最大(小)值,如值域为,则对不等式有解问题有以下结论:不等式在区间D上有解不等式在区间D上有解(5)对于任意的,总存在,使得;(6)对于任意的,总存在,使得;(7)若存在,对于任意的,使得;(8)若存在,对于任意的,使得;(9)对于任意的,使得;
12、(10)对于任意的,使得;(11)若存在,总存在,使得(12)若存在,总存在,使得考点一 知图判断函数极值与极值点1(2023全国高三专题练习)已知函数的图象如图所示,则等于()ABCD2(2023全国高三专题练习)如图是函数的导函数的图象,则下列判断正确的是()A在区间上,是增函数B当时,取到极小值C在区间上,是减函数D在区间上,是增函数3(2023全国高三专题练习)已知函数的导函数的图像如图所示,则下列结论正确的是()A是的极小值点B是的极小值点C在区间上单调递减D曲线在处的切线斜率小于零4(2023全国高三专题练习)已知定义在R上的函数f(x),其导函数的大致图象如图所示,则下列叙述正确
13、的是()AB函数在xc处取得最大值,在处取得最小值C函数在xc处取得极大值,在处取得极小值D函数的最小值为5(2023春湖南高三校联考阶段练习)已知定义在区间上的函数的导函数为,的图象如图所示,则()A在上有增也有减B有2个极小值点CD有1个极大值点6(2023全国高三专题练习)已知函数的导函数的图象如图所示,则下列说法正确的是()ABC在区间内有3个极值点D的图象在点处的切线的斜率小于0考点二 求函数的极值与极值点(一)不含参7(2023春江西宜春高三江西省丰城中学校考阶段练习)函数极值点为 _8(2023四川成都统考二模)函数的极大值为_9【多选】(2023全国高三专题练习)设函数,则下列
14、说法正确的是()A没有零点 B当时,的图象位于轴下方C存在单调递增区间D有且仅有两个极值点10【多选】(2023全国模拟预测)已知函数,则()A函数在上单调递增B函数有且仅有一个零点C函数有且仅有一个极值点D直线是曲线的切线11(2023河南商丘商丘市实验中学校联考模拟预测)已知函数(1)求的极值;(2)若不等式在上恒成立,求实数的取值范围12【多选】(2023全国高三专题练习)对于函数,则()A有极大值,没有极小值B有极小值,没有极大值C函数与的图象有两个交点D函数有两个零点13(2023全国高三专题练习)是定义在上的函数,满足,则下列说法正确的是( )A在上有极大值B在上有极小值C在上既有
15、极大值又有极小值D在上没有极值(二)含参14(2023全国高三专题练习)已知函数求函数的极值;15(2023全国高三专题练习)已知函数,(1)讨论的极值;(2)若不等式在上恒成立,求m的取值范围16(2023云南曲靖统考模拟预测)已知函数是的导函数.(1)求函数的极值;(2)若函数有两个不同的零点,证明:.17(2023春河南高三校联考阶段练习)已知函数(1)求函数的极值点;(2)设,为的两个极值点,证明:18(2023春江西高三校联考阶段练习)已知函数.(1)讨论的极值;(2)若有两个零点,求实数的取值范围,并求证:.考点三 由极值求参数的值或范围19【多选】(2023山西统考二模)已知在处
16、取得极大值3,则下列结论正确的是()ABCD20【多选】(2023全国高三专题练习)已知函数在处取得极值10,则下列说法正确的是()ABC一定有两个极值点D一定存在单调递减区间21(2023吉林延边统考二模)若函数在处有极小值,则的值为_22(2023全国高三专题练习)已知函数有极值,则c的取值范围为()ABCD23(2023广西柳州高三柳州高级中学校联考阶段练习)已知函数,若函数在上有极值,则实数a的取值范围为_24(2023全国高三专题练习)函数在上有唯一的极大值,则()ABCD25(2023春湖南长沙高三长沙一中校考阶段练习)函数在区间上存在极值,则的最大值为()A2B3C4D526(2
17、023全国高三专题练习)已知没有极值,则实数的取值范围为()ABCD27(2023全国高三专题练习)函数在上无极值,则m_28(2023秋河北唐山高三开滦第二中学校考期末)已知函数,若的极小值为负数,则的最小值为_.29(2023广西桂林统考模拟预测)已知函数有极大值和极小值,则的取值范围是()ABCD30(2023陕西西安长安一中校考二模)若函数在和,两处取得极值,且,则实数a的取值范围是_考点四 由极值点求参数的值或范围31(2023全国高三专题练习)若是函数的极值点,则的极小值为_32(2023全国高三专题练习)已知,若不是函数的极小值点,则下列选项符合的是()ABCD33(2023全国
18、高三专题练习)已知函数,若在区间内没有极值点,则的取值范围是_.34(2023全国模拟预测)已知函数的导函数为,则“在上有两个零点”是“在上有两个极值点”的()A充分不必要条件B必要不充分条件C充要条件D既不充分也不必要条件35(2023上海黄浦统考一模)已知,且函数恰有两个极大值点在,则的取值范围是()ABCD36(2023春四川雅安高三雅安中学校联考阶段练习)已知函数有两个极值点,且,则()ABCD37【多选】(2023山东泰安统考一模)已知函数有两个极值点,则()ABCD,38(2023湖南邵阳统考三模)已知函数有两个极值点,且,则实数m的取值范围是_.39(2023秋河北衡水高三河北衡
19、水中学校考期末)已知函数将其向右平移个单位长度后得到,若在上有三个极大值点,则一定满足的单调递增区间为()ABCD考点五 利用极值解决函数的零点问题40(2023全国高三专题练习)已知函数恰有一个零点,则实数a的取值范围为_41(2023全国高三专题练习)已知函数有三个零点,则实数的取值范围是_.42【多选】(2023全国高三专题练习)已知函数在上恰有三个零点,则()A的最小值为B在上只有一个极小值点C在上恰有两个极大值点D在上单调递增43(2023全国高三专题练习)定义在上的函数在区间内恰有两个零点和一个极值点,则的取值范围是_.44(2023江西上饶统考二模)已知函数在内恰有4个极值点和3
20、个零点,则实数的取值范围是()ABCD45(2023全国高三阶段练习)已知函数,其中.(1)若的极小值为16,求;(2)讨论的零点个数.考点六 求函数的最值(一)不含参46(2023全国高三专题练习)函数在内的最大值为_47(2023安徽亳州高三校考阶段练习)已知函数,该函数的最大值为_48(2023全国高三专题练习)若是函数的极小值点,则函数在区间上的最大值为_49(2023内蒙古呼和浩特呼市二中校考模拟预测)已知正数满足,则的最小值为_50(2023陕西宝鸡校考模拟预测)若P,Q分别是抛物线与圆上的点,则的最小值为_(二)含参51(2023江西高三统考期中)已知(1)求的最值;(2)若有两
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