求单调区间:找分点,列表验符号
第一步:求 f′,找出 f′=0 的点与 f′ 不存在的点,连同函数的间断点。
第二步:用这些点把定义域分成若干区间。
第三步:每个区间里取一个好算的点(整数最省事),验 f′ 的符号。
第四步:列表写出结论。不同区间要分开写,不能用并集。例求 f(x)=x3−3x 的单调区间。
第一步,求导找分点:
f′(x)=3x2−3=3(x−1)(x+1),
零点是 x=±1。f′ 处处存在、f 处处连续,所以分点就这两个。
第二步,把数轴分成 (−∞,−1)、(−1,1)、(1,+∞) 三段。
第三步,每段取一个好算的整数验符号:f′(−2)=9>0,f′(0)=−3<0,f′(2)=9>0。
第四步,写结论:增区间是 (−∞,−1) 与 (1,+∞),减区间是 (−1,1)。两个增区间要分开写,不能写成并集。
求极值:两类嫌疑点,再判变号
第一步:找驻点(f′=0)与 f′ 不存在的点——两类都要找。
第二步:判断。首选第二充分条件(算 f′′ 的符号),快。
第三步:f′′=0 或 f′′ 不好算时,退回第一充分条件,看 f′ 在两侧变不变号。
第四步:算出极值(是函数值,不是 x 的坐标)。例求 f(x)=x3−3x 的极值。
第一步,找两类嫌疑点:f′=3(x−1)(x+1)=0 给出驻点 x=±1;f′ 处处存在,没有「不可导点」这一类。
第二步,判变号。用上一条的符号表:f′ 在 x=−1 处由 + 变 −,在 x=1 处由 − 变 +。
第三步,由正变负取极大,由负变正取极小,代回原函数算值:
f(−1)=(−1)3−3(−1)=2,f(1)=1−3=−2.
第四步,写结论:x=−1 处取极大值 2,x=1 处取极小值 −2。
注意极值点是横坐标、极值是纵坐标,问哪个答哪个。
求最值:三类点的函数值,比大小
第一步:找驻点、f′ 不存在的点。
第二步:加上两个端点。
第三步:算出这些点的函数值,列成一行。
第四步:比大小,最大的是最大值,最小的是最小值。不必判断谁是极值。例求 f(x)=x3−3x 在 [0,3] 上的最大值与最小值。
第一步,找区间内部的嫌疑点:驻点 x=±1 中只有 x=1 落在 (0,3) 内(x=−1 不在区间里,直接丢掉);没有不可导点。
第二步,算三类点的函数值:
f(1)=−2,f(0)=0,f(3)=27−9=18.
第三步,比大小:最大值是 18(在 x=3 处取到),最小值是 −2(在 x=1 处取到)。
求最值不必判这些点是极大还是极小,直接比函数值——这是最值题比极值题省力的地方。