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二、最大值与最小值

函数的概念、表示与性质 · 高一
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 函数在定义域内所有函数值中,最大的数称为最大值,最小的数称为最小值。

从哪来 本知识点建立在四、区间与集合(确定定义域范围)和二、方程的基本概念(求解 $f(x)=M$ 或 $f(x)=m$ 的存在性)之上。

为什么 函数值 $y$ 随自变量 $x$ 变化而变化。若存在某个特定的 $x_0$,使得对于定义域内任意其他 $x$,都有 $f(x) \le f(x_0)$,则 $f(x_0)$ 就是所有可能取值中的“天花板”,即最大值。同理,若存在 $x_1$ 使得 $f(x) \ge f(x_1)$,则 $f(x_1)$ 是“地板”,即最小值。这本质上是集合中元素的大小比较关系在函数图像上的体现。

直观图像法
画出函数图像,观察“最高点”和“最低点”。
适合:形象思维强、对抽象代数符号敏感但空间感好的学生。 操作:强调“看高矮”,最高点的纵坐标即最大值,最低点的纵坐标即最小值。注意区分“局部最高”和“全局最高”。
不等式推导法
利用单调性或基本不等式。
适合:逻辑推理能力强、喜欢代数运算、对图像不敏感的学生。 操作:证明 $f(x) \le M$ 恒成立,且存在 $x_0$ 使 $f(x_0)=M$。例如通过配方 $f(x) = -(x-1)^2 + 4$,因为 $(x-1)^2 \ge 0$,所以 $f(x) \le 4$,当 $x=1$ 时取等号,故最大值为 4。
定义域边界法
先定范围,再比大小。
适合:基础薄弱、容易忽略定义域限制、需要步骤规范化的学生。 操作:第一步写出定义域区间;第二步判断函数在该区间上的增减性;第三步比较区间端点值和极值点(如有)的大小,取最大/最小。强调“没有定义域,就没有最值”。
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练一道
基础题
求函数 $f(x) = x^2 - 4x + 3$ 在区间 $[0, 3]$ 上的最大值和最小值。
变式
求函数 $f(x) = \frac{1}{x}$ 在区间 $[-2, -1] \cup [1, 2]$ 上的最大值和最小值。
试试手自己判
检测题
函数 $f(x) = -x^2 + 2x$ 在区间 $[-1, 2]$ 上的最大值是?
看答案和判分标准
答案:1
判对标准:
1. 学生能指出对称轴 $x=1$ 在区间 $[-1, 2]$ 内。
2. 学生能计算出 $f(1) = 1$。
3. 学生能比较端点 $f(-1)=-3$ 和 $f(2)=0$,确认 1 为最大。
4. 若学生回答 0 或 -3,判错;若回答“不存在”,判错。
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