1、统 计、导 数 及 其 应 用第 十 一章1 1.已知函数f(x)=-x3+3x2+9x+a.(1)求f(x)的单调递减区间;(2)若f(x)在区间-2,2上的最大值为20,求它在该区间上的最小值.题型3 利用导数研究函数的最值第二课时11.4 导数的应用2解:(1)f(x)=-3x2+6x+9.令f(x)0,解得x-1或x3,所以函数f(x)的单调递减区间为(-,-1)(3,+).(2)因为f(-2)=8+12-18+a=2+a,f(2)=-8+12+18+a=22+a,所以f(2)f(-2).因为在(-1,3)上,f(x)0,所以f(x)在-1,2上单调递增.3又由于f(x)在-2,-1上
2、单调递减,因此,f(2)和f(-1)分别是f(x)在区间-2,2上的最大值和最小值.于是有22+a=20,解得a=-2.故f(x)=-x3+3x2+9x-2.因此f(-1)=1+3-9-2=-7.即函数f(x)在区间-2,2上的最小值为-7.点评:求函数在指定区间a,b上的最值,一般先求区间a,b上的极值点,然后比较极值点与区间端点函数值的大小.4函数f(x)=-3x4+6x2-1在-2,2上的最大值为()A.-1B.0C.-25D.2解:令f(x)=-12x3+12x=0,解得x=0或x=1,又f(2)=-25,f(1)=2,f(0)=-1,所以f(x)max=2,故选D.D52.已知函数f
3、(x)=x4-4x3+mx2-1在区间0,1上是增函数,在区间1,2上是减函数,而g(x)=nx-1.若方程f(x)=g(x)恰好有四个不等的解,求n的取值范围.解:易得f(x)=4x3-12x2+2mx,由单调性得f(1)=0,所以m=4.从而由f(x)=g(x)得x=0或n=x3-4x2+4x,(*)可得(*)式有三个不为0的不等根.题型4 利用导数研究函数的图像6所以0n ,即n的取值范围为(0,).设y1=n,y2=x3-4x2+4x,则两函数 y1、y2的图象有三个不同的交点,又 y2=3x2-8x+4=(3x-2)(x-2)=0,所以x=或x=2,易得x=时,y2取极大值,为 ;x
4、=2时,y2取极小值,为0.所以函数 y1、y2的图象为:7点评:方程解的问题可以转化为函数图象交点问题,通过导数研究函数图象的性质,再结合图象的性质观察交点情况,由图象直观地得出相应的结论,这既体现了函数与方程思想,又体现了数形结合思想.8求函数f(x)=x3-x2-x+2的图象与x轴的交点的个数.解:f(x)=3x2-2x-1,令f(x)=0,解得x=-或x=1.当x变化时,f(x),f(x)的变化情况如下表:x(-,-13)-13(-13,1)1(1,+)f(x)+0-0+f(x)极大值极小值9又f(-)=,f(1)=1.故可得f(x)的大致图象如下:由此可知,f(x)的图象与x轴只有一
5、个交点.10题型5 导数在实际问题中的应用3.(2011江苏卷)请你设计一个包装盒,如图所示,ABCD是边长为60 cm的正方形硬纸片,切去阴影部分所示的四个全等的等腰直角三角形,再沿虚线折起,使得A,B,C,D四个点重合于图中的点P,正好形成一个正四棱柱形状的包装盒,E、F在AB上是被切去的等腰直角三角形斜边的两个端点,设AE=FB=x(cm)(1)若广告商要求包装盒侧面积S(cm2)最大,试问x应取何值?(2)若广告商要求包装盒容积V(cm3)最大,试问x应取何值?并求出此时包装盒的高与底面边长的比值1112(1)S=4ah=8x(30-x)=-8(x-15)2+1800,所以当x=15时
6、,S取得最大值1314点评:本题主要考查空间想象能力、数学阅读能力及运用数学知识解决实际问题的能力、建立数学函数模型求解能力、导数在实际问题中的应用,属中档题15某银行准备新设一种定期存款业务,经预测,存款量与利率的平方成正比,比例系数为k(k0),贷款的利率为4.8%,且银行吸收的存款能全部放贷出去.求:(1)若存款的利率为x,x(0,0.048),试写出存款量g(x)及银行应支付给储户的利息h(x)的函数表达式;(2)存款利率定为多少时,银行可获得最大收益?解:(1)由题意,存款量g(x)=kx2,银行应支付的利息h(x)=xg(x)=kx3.16(2)设银行可获得收益为y,则y=0.04
7、8kx2-kx3,所以y=0.096kx-3kx2,令y=0,即0.096kx-3kx2=0,解得x=0,或x=0.032.又当x(0,0.032)时,y0,x(0.032,0.048)时,y0,所以y在(0,0.032)内单调递增,在(0.032,0.048)内单调递减.故当x=0.032时,y在(0,0.048)内取得极大值,即最大值,即存款利率为3.2%时,银行可获得最大收益.171.注意极值与最值概念的联系与区别,极值是一个局部概念,而最值是一个整体概念,两者既有联系又有区别.最值可能是极值,极值也可能是最值,但极值不能在区间端点产生;最大值一定不小于最小值,但极小值不一定小于极大值.2.函数在其定义域上的最大值、最小值最多各有一个,而函数的极值则可能不止一个,也可能没有极值.18 3.求可导函数在闭区间上的最值,只要在求极值的基础上,再与区间端点的函数值作比较就能得出结论.在实际应用问题中,有时会遇到函数在开区间或无穷区间内只有一个驻点的情形,如果函数在这点有极大(小)值,那么它就是函数的最大(小)值点.19
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