Най ди те наи боль шее зна че ние функ ции что это такое
Как найти наибольшее и наименьшее значения функции на отрезке?
Для этого мы следуем известному алгоритму:
1 . Находим ОДЗ функции.
2 . Находим производную функции
3 . Приравниваем производную к нулю
4 . Находим промежутки, на которых производная сохраняет знак, и по ним определяем промежутки возрастания и убывания функции:
Если на промежутке I производная функции 
0" title="f^
, то функция 
возрастает на этом промежутке.
Если на промежутке I производная функции 
, то функция
убывает на этом промежутке.
5 . Находим точки максимума и минимума функции.
В точке максимума функции производная меняет знак с "+" на "-".
В точке минимума функции производная меняет знак с "-" на "+".
6 . Находим значение функции в концах отрезка,
- затем сравниваем значение функции в концах отрезка и в точках максимума, и выбираем из них наибольшее, если нужно найти наибольшее значение функции
- или сравниваем значение функции в концах отрезка и в точках минимума, и выбираем из них наименьшее, если нужно найти наименьшее значение функции
Однако, в зависимости от того, как себя ведет функция на отрезке, это алгоритм можно значительно сократить.
Рассмотрим функцию 
. График этой функции выглядит так:
В зависимости от того, на каком промежутке мы будем рассматривать функцию, алгоритм нахождения наибольшего или наименьшего значения будет различным.
1. Рассмотрим функцию на отрезке 
Функция возрастает на этом отрезке, поэтому наибольшее значение она будет принимать в правом конце отрезка: 
, а наименьшее - в левом: 
.
2. Рассмотрим функцию на отрезке 
Очевидно, что наибольшее значение функция принимает в точке максимума
, а наименьшее - в одном из концов отрезка, то есть надо найти значения
и 
и выбрать из них наименьшее.
3. Если мы рассмотрим функцию на отрезке 
, то чтобы найти наибольшее значение, нам нужно будет сравнить значения функции в точке максимума и в правом конце отрезка, то есть
и 
.
Чтобы найти наименьшее значение функции, нам нужно будет сравнить значения функции в точке минимума и в левом конце отрезка, то есть 
и
.
Эти рассуждения очевидны, если перед глазами есть график функции. Но эскиз графика легко нарисовать, проведя исследование функции с помощью производной:
1. ОДЗ функции
- множество действительных чисел.
2. 
3. 
, если 
или 
Нанесем корни производной на числовую ось и расставим знаки. Теперь поведение функции легко определить, и, следуя за стрелками, символизирующими возрастание - убывание, можно схематично изобразить ее график:
Рассмотрим несколько примеров решения задач из Открытого банка заданий для подготовки к ЕГЭ по математике
1 . Задание B15 (№ 26695)
Найдите наибольшее значение функции 
на отрезке 
.
1. Функция
определена при всех действительных значениях х
2. 
3. 
Очевидно, что это уравнений не имеет решений, и производная при всех значениях х положительна. Следовательно, функция
возрастает и принимает наибольшее значение в правом конце промежутка, то есть при х=0.
Ответ: 5.
2 . Задание B15 (№ 26702)
Найдите наибольшее значение функции 
на отрезке [
].
1. ОДЗ функции 
2. 
Производная равна нулю при 
, однако, в этих точках она не меняет знак:
, следовательно, 
=3" title="3/
, значит, 
=0" title="3/
, то есть производная при всех допустимых значених х неотрицательна, следовательно, функция
возрастает и принимает наибольшее значение в правом конце промежутка, при 
.
Чтобы стало очевидно, почему производная не меняет знак, преобразуем выражение для производной следующим образом:
=0" title="y^
Ответ: 5.
3 . Задание B15 (№ 26708)
Найдите наименьшее значение функции 
на отрезке [
].
1. ОДЗ функции
:
2. 
3. 
, 
Расположим корни этого уравнения на тригонометрической окружности.
Промежутку 
принадлежат два числа: 
и 
Расставим знаки. Для этого определим знак производной в точке х=0: 
. При переходе через точки
и
производная меняет знак.
Изобразим смену знаков производной функции
на координатной прямой:
Очевидно, что точка 
является точкой минимума ( в ней производная меняет знак с "-" на "+"), и чтобы найти наименьшее значение функции
на отрезке
, нужно сравнить значения функции в точке минимума и в левом конце отрезка, 
.
Схитрим: так как результат должен быть целым числом, или конечной десятичной дробью, а 
таковым на является, следовательно подставим в уравнение функции
Ответ: -1
И.В. Фельдман, репетитор по математике.
Задание 12 первой части Профильного ЕГЭ по математике — это нахождение точек максимума и минимума функции, а также наибольших и наименьших значений функции с помощью производной.
Вот какие типы задач могут встретиться в этом задании:
Нахождение точек максимума и минимума функций
Исследование сложных функций
Нахождение наибольших и наименьших значений функций на отрезке
Нахождение точек максимума и минимума функций
1. Найдите точку максимума функции
Найдем производную функции.
Приравняем производную к нулю. Получим:
Исследуем знаки производной.
2. Найдите точку минимума функции
Найдем производную функции.
Приравняем производную к нулю.
Определим знаки производной.
Исследование сложных функций
3. Найдите точку максимума функции
Перед нами сложная функция Возможно, вы знаете формулы производной сложной функции. Но вообще-то их изучают на первом курсе вуза, поэтому мы решим задачу более простым способом.
Так как функция монотонно возрастает, точка максимума функции .будет при том же , что и точка максимума функции А ее найти легко.
Заметим, что точку максимума функции можно найти и без производной.
Графиком функции является парабола ветвями вниз, и наибольшее значение достигается в вершине параболы, то есть при
4. Найдите абсциссу точки максимума функции
Напомним, что абсцисса — это координата по
Снова сложная функция. Применяем тот же прием, что и в предыдущей задаче.
Так как функция монотонно возрастает, точка максимума функции является и точкой максимума функции
Это вершина квадратичной параболы
Нахождение наибольших и наименьших значений функций на отрезке
5. Найдите наибольшее значение функции на отрезке
Мы помним, что наибольшее значение функции на отрезке может достигаться либо в точке максимума, либо на конце отрезка. Эти случаи показаны на рисунке.
Будем искать точку максимума функции с помощью производной. Найдем производную и приравняем ее к нулю.
Найдем знаки производной.
В точке производная равна нулю и меняет знак с "+" на "-". Значит, x = - 2 — точка максимума функции . Поскольку при функция убывает, В этой задаче значение функции на концах отрезка искать не нужно.
6. Найдите наименьшее значение функции на отрезке
Найдем производную функции и приравняем ее к нулю.
Найдем знаки производной.
Точка — точка минимума функции . Точка не лежит на отрезке Поэтому
7. Найдите наименьшее значение функции на отрезке
Иногда перед тем, как взять производную, формулу функции полезно упростить.
Мы применили формулу для логарифма произведения. при
Значит, — точка минимума функции . В этой точке и достигается наименьшее значение функции на отрезке
8. Найдите наибольшее значение функции на отрезке
Найдем производную функции
Приравняем производную к нулю:
Найдем знаки производной на отрезке
Мы нашли точку максимума, но это еще не все. Сравним значения функции в точке максимума и на конце отрезка, то есть при и
Заметим, что если вам попадется такая задача в первой части ЕГЭ по математике, то находить значение функции при не обязательно. Как мы видим, это значение — число иррациональное. А в первой части ЕГЭ по математике ответом может быть только целое число или конечная десятичная дробь.
9. Найдите наименьшее значение функции на отрезке [0;2].
Снова сложная функция. Запишем полезные формулы:
Найдем производную функции
10. Найдите наибольшее значение функции на отрезке
Как всегда, возьмем производную функции и приравняем ее к нулю.
По условию, . На этом отрезке условие выполняется только для Найдем знаки производной слева и справа от точки
11.Найдите наименьшее значение функции на отрезке
Что это значит? Производная функции не равна нулю ни в какой точке. Это значит, что знак производной в любой точке одинаков, а функция не имеет экстремумов и является монотонной.
Значит, наименьшее свое значение функция принимает в левом конце отрезка , то есть при
Читайте также:
