主要内容
微分学
绝对极小值和最大值复习
回顾我们如何使用微分求绝对极值 (最小值和最大值) 点。
求封闭区间上的绝对极值
极值定理 告诉我们,连续函数在闭合区间内一定有绝对最小值和最大值。这些极值要么是在区间内的相对极值点上,要么在区间的端点上。
例如, 求h, left parenthesis, x, right parenthesis, equals, 2, x, cubed, plus, 3, x, squared, minus, 12, x 在区间 minus, 3, is less than or equal to, x, is less than or equal to, 3 上的绝对极值。
h, prime, left parenthesis, x, right parenthesis, equals, 6, left parenthesis, x, plus, 2, right parenthesis, left parenthesis, x, minus, 1, right parenthesis,因此临界点是 x, equals, minus, 2 和 x, equals, 1。它们将封闭区间 minus, 3, is less than or equal to, x, is less than or equal to, 3分隔成三部分:
区间 | x-值 | h, prime, left parenthesis, x, right parenthesis | 结论 |
---|---|---|---|
minus, 3, is less than, x, is less than, minus, 2 | x, equals, minus, start fraction, 5, divided by, 2, end fraction | h, prime, left parenthesis, minus, start fraction, 5, divided by, 2, end fraction, right parenthesis, equals, start fraction, 21, divided by, 2, end fraction, is greater than, 0 | h 是递增的 \nearrow |
minus, 2, is less than, x, is less than, 1 | x, equals, 0 | h, prime, left parenthesis, 0, right parenthesis, equals, minus, 12, is less than, 0 | h是递减的 \searrow |
1, is less than, x, is less than, 3 | x, equals, 2 | h, prime, left parenthesis, 2, right parenthesis, equals, 24, is greater than, 0 | h是递增的 \nearrow |
现在, 我们来看看临界点 和区间的端点:
x | h, left parenthesis, x, right parenthesis | 之前 | 之后 | 结论 |
---|---|---|---|---|
minus, 3 | 9 | minus | \nearrow | 极小值 |
minus, 2 | 20 | \nearrow | \searrow | 极大值 |
1 | minus, 7 | \searrow | \nearrow | 极小值 |
3 | 45 | \nearrow | minus | 极大值 |
在封闭区间 minus, 3, is less than or equal to, x, is less than or equal to, 3 上,点 left parenthesis, minus, 3, comma, 9, right parenthesis 和 left parenthesis, 1, comma, minus, 7, right parenthesis 是相对极小值点,而点 left parenthesis, minus, 2, comma, 20, right parenthesis 和 left parenthesis, 3, comma, 45, right parenthesis 是相对极大值点。
left parenthesis, 1, comma, minus, 7, right parenthesis 为最小的相对极小值,因此是最小值点;而left parenthesis, 3, comma, 45, right parenthesis 是最大的相对极大值,因此为最大值点。
请注意,最小值处于区间内,而最大值位于区间的一端点上。
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求整个定义域上的绝对极值
并非所有函数在其整个定义域内都有绝对的最大值或最小值。例如,线性函数 f, left parenthesis, x, right parenthesis, equals, x 没有绝对最小值或最大值 (我们想要多小/大就多小/大)。
但是,某些函数在其整个定义域内确实有绝对极值。例如,我们来分析一下函数 g, left parenthesis, x, right parenthesis, equals, x, e, start superscript, 3, x, end superscript。
g, prime, left parenthesis, x, right parenthesis, equals, e, start superscript, 3, x, end superscript, left parenthesis, 1, plus, 3, x, right parenthesis,因此唯一的临界点是 x, equals, minus, start fraction, 1, divided by, 3, end fraction。
区间 | x-值 | g, prime, left parenthesis, x, right parenthesis | 结论 |
---|---|---|---|
left parenthesis, minus, infinity, comma, minus, start fraction, 1, divided by, 3, end fraction, right parenthesis | x, equals, minus, 1 | g, prime, left parenthesis, minus, 1, right parenthesis, equals, minus, start fraction, 2, divided by, e, cubed, end fraction, is less than, 0 | g 是递减的 \searrow |
left parenthesis, minus, start fraction, 1, divided by, 3, end fraction, comma, infinity, right parenthesis | x, equals, 0 | g, prime, left parenthesis, 0, right parenthesis, equals, 1, is greater than, 0 | g 是递增的 \nearrow |
想象一下,我们在 g的图上移动,从最左边出发 (起点 minus, infinity),一直走到最右边 (终点 plus, infinity)。
我们开始时将一直向下走,直到我们到达到 x, equals, minus, start fraction, 1, divided by, 3, end fraction。然后,我们将不断往上走。因此 g在 x, equals, minus, start fraction, 1, divided by, 3, end fraction处取得绝对最小值。该函数没有绝对最大值。
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