定义 利用一阶导数符号变化或二阶导数符号,判定函数在某点取得极大值或极小值的方法。
从哪来 基于 4.3 导数与极值 中“极值点处导数为0”的必要条件,结合 4.2 导数与单调性 中“导数正负决定函数增减”的逻辑,通过 3.1 导数计算步骤 求出导数后进行判定。
为什么 极值的本质是函数从“增”变“减”(极大)或从“减”变“增”(极小)的转折点。
1. 一阶导数法原理:若 $f'(x_0)=0$,且 $x_0$ 左侧 $f'(x)>0$(函数递增),右侧 $f'(x)<0$(函数递减),则 $x_0$ 处为“峰顶”,即极大值。反之则为极小值。这是单调性在局部区间的直接推论。
2. 二阶导数法原理:$f''(x_0)$ 反映的是 $f'(x)$ 的变化率。若 $f'(x_0)=0$ 且 $f''(x_0)>0$,说明 $f'(x)$ 在该点由负变正(斜率递增),原函数由减变增,故为极小值。
适合:逻辑严密、偏好代数推导的学生**
**核心:符号变化法(第一充分条件)**
1. **求导
计算 $f'(x)$。
2.
找点:解方程 $f'(x)=0$,得到所有驻点 $x_1, x_2, \dots$。
3.
列表/画轴:在数轴上标出这些点,将定义域分为若干区间。
4.
定号:在每个区间内取测试点,判断 $f'(x)$ 的正负。
5.
判定:
- 左正右负 $\rightarrow$ 极大值
- 左负右正 $\rightarrow$ 极小值
- 左右同号 $\rightarrow$ 非极值点
口诀:“左增右减是极大,左减右增是极小”。
适合:直觉思维强、喜欢几何图像的学生**
**核心:图像走势法**
1. **想象地形
把函数图像看作连绵的山丘。
2.
寻找平缓处:极值点一定是“平地”(切线水平,$f'(x)=0$)。
3.
观察走向:
- 如果你沿着 $x$ 轴正方向走,先上坡($f'>0$)后下坡($f'<0$),那你站在山顶,这是
极大值。
- 如果你先下坡($f'<0$)后上坡($f'>0$),那你站在谷底,这是
极小值。
- 如果一直上坡或一直下坡,只是中间稍微平缓了一下(如 $y=x^3$ 在 $x=0$),那只是“鞍点”,不是极值。
重点:强调“变化”二字,极值必须是单调性的
改变。
适合:计算能力强、追求解题速度的学生**
**核心:二阶导数判别法(第二充分条件)**
1. **求导
计算 $f'(x)$ 和 $f''(x)$。
2.
找点:解 $f'(x)=0$ 得到候选点 $x_0$。
3.
代入二阶导:
- 若 $f''(x_0) > 0$,开口向上,为
极小值。
- 若 $f''(x_0) < 0$,开口向下,为
极大值。
- 若 $f''(x_0) = 0$,
失效,必须退回讲法A(一阶导数符号法)或更高阶导数判定。
注意:此法仅适用于二阶导数存在且不为0的情况,不可滥用。