1、极值的定义
对于函数,若存在点
的某个领域,使得在该领域内任意一点
,均有
(或
)
成立,则称点为
的极大值点(或极小值点),
为
的极大值(或极小值)
注1:
①局部的概念
②左右领域均有定义(端点处不谈论极值、间断点)
③常函数处处是极值(处处是极大值、处处是极小值)
④常考查"理想"的极值点,如图所示,即"左领域减,右领域增"或"左领域增、右领域减",且在处可导
**注2:**结合第1讲的知识,一个常见的问题是:间断点可以是极值点吗?答案是肯定的,举四个例子供考生分析
(1)是
的可去间断点,但它是
的极大值点

(2)是
的跳跃间断点,但它是
的极小值点

(3)是
的无穷间断点,但它是
的极小值点

(4)是
的振荡间断点,但它是
的极大值点

2、单调性与极值的判别
(1)单调性的判别
设函数在
上连续,在
内可导。
①如果在内
,且等号仅在有限个点处成立,那么函数
在
上严格单调增加
②如果在内
,且等号仅在有限个点处成立,那么函数
在
上严格单调减少
(2)一阶可导点是极值点的必要条件
设在
处可导,且在点
处取得极值,则必有
注1: 事实上,若为曲线
的极值点,则只有以下两种情况:
1、,如
在
处的情形
2、不存在,如
在
处的情形
注2:
仅能说明在
时,
为
的高阶无穷小,不能说明
,即当
时,
仍然可能是单调的(如
),所以
仅为
在
处取得极值的必要条件。
(3)判别极值的第一充分条件
设在
处连续,且在
的某去心领域
内可导
①若时,
,而
时,
,则
在
处取得极小值
②若时,
,而
时,
,则
在
处取得极大值
③若在
和
内不变号,则
不是极值点
(4)判别极值的第二充分条件
设在
处二阶可导,且
,
①若,则
在
处取得极大值
②若,则
在
处取得极小值
上述第二充分条件可以推广为第三充分条件
(5)判别极值的第三充分条件
设在
处
阶可导,且
①当为偶数且
时,
在
处取得极大值
②当为偶数且
时,
在
处取得极小值
以下仅供参考:证明第三充分条件


3、凹凸性与拐点的概念
(1)凹凸性的定义
定义1 设函数在区间
上连续,如果对
上任意不同两点
,恒有
则称在
上的图形是凹的(或凹弧),如下图所示;如果恒有
则称在
上的图形是凸的(或凹弧),如下图所示


注: 事实上,当图形为凹时,可以将更一般地写为
,其中
定义2 设在
上连续,在
内可导,若对
内的任意
及
,均有
则称在
的图形上是凹的
注:(几何意义)是曲线
在点
处的切线方程,因此几何意义如下图所示。若曲线
在任意点处的切线(除该点外)总在曲线的下方(上方),则该曲线是凹(凸)的。


(2)拐点的定义
连续曲线的凹弧与凸弧的分界点称为该曲线的拐点
4、凹凸性与拐点的判别
(1)判别凹凸性
设函数在
上二阶可导
①若在上
,则
在
上的图形是凹的
②若在上
,则
在
上的图形是凸的
(2)二阶可导点是拐点的必要条件
设 存在,且点
为曲线的拐点,则
注: 事实上,若点为曲线
的拐点,则只有以下两种情况:
①,如
在
处的情形
②不存在,如
在
处的情形
(3)判别拐点的第一充分条件
设在点
处连续,在点
的某去心领域
内二阶导数存在,且在该点的左、右领域内
变号(无论是由正变负,还是由负变正),则点
为曲线的拐点
注:

(4)判别拐点的第二充分条件
设在
的某领域内三阶可导,且
,则点
为曲线的拐点
(5)判别拐点的第三充分条件
设在
处
阶可导,且
,则当
为奇数时,点
为曲线的拐点

5、极值点与拐点的重要结论
以下结论均可直接使用,不必证明.
①曲线的可导点不可同时为极值点和拐点,曲线的不可导点可同时为极值点和拐点
②设多项式函数,且
,则当
为偶数时,
是
的极值点;当
为奇数时,点
是曲线
的拐点
③设多项式函数,其中
是正整数,
是实数且
两两不等,
记为
的个数,
为
且
为偶数的个数,
为
且
为奇数的个数,则
的极值点个数为
,拐点个数为
。

6、渐近线
(1)铅直渐近线
若(或
),则
为一条铅直渐近线
注:此处的或是函数的无定义点,或是函数定义区间的端点,或是分段函数的分段点
(2)水平渐近线
若,则
为一条水平渐近线;若
,则
为一条水平渐近线;若
,则
为一条水平渐近线
(3)斜渐近线
①若,
,则
是
的一条斜渐近线
②若,
,则
是
的一条斜渐近线
③若
,
,则
是
的一条斜渐近线


7、最值或取值范围
(1)最值的定义
定义3 设为
定义域内一点,若对于
的定义域内任意一点
,均有
(或
)
成立,则称为
的最大值(或最小值)
(2)求区间上连续函数
的最大值
和最小值
①求出在
内的可疑点------驻点与不可导点,并求出这些可疑点的函数值
②求出端点的函数值和
③比较以上所求得的所有函数值,其中最大者为**** 在
上的最大值**
,** 最小者
在
上的最小值**
**
(3)求区间内连续函数
的最值或取值范围
①在
内的可疑点------驻点与不可导点,并求出这些可疑点的函数值
②求两端的单侧极限:若
为有限常数,则求
与
;若
为
,则求
;若
为
,则求
.记以上所求左端极限为
,右端极限为
③比较①,②所得结果,确定最值或取值范围
例题: 求数列的最大项
8、作函数图像
(1)给出函数,作图的一般步骤:
①确定定义域,考查函数是否有奇偶性,周期性,并用好图像变换
②用导数工具(一阶导数确定函数的单调区间、极值点;二阶导数确定曲线的凹凸区间、拐点)
③考查渐近线
④作出函数图像
注:
①若,则
关于
轴对称
②若或
,则
关于
对称
③若,则
关于
轴对称
④若或
,则
关于
对称
⑤若,
关于
点对称
⑥若,
关于
点对称
例题: 画出
9、曲率及曲率半径(仅数一、数二)
设二阶可导,则曲线
在点
处的曲率公式为
曲率半径的计算公式