最值问题在数学上可归结为求某一函数(通常称为目标函数)的最大值或最小值问题.
假定函数f(x)在闭区间[a,b]上连续,在开区间(a,b)内可导,且至多在有限个点处导数为零.现在在上述条件下,讨论f(x)在区间[a,b]上的最大值和最小值的求法.
首先,由闭区间上连续函数的性质可知,f(x)在区间[a,b]上的最大值和最小值一定存在.
其次,如果最大值(或最小值)f(x0)在开区间(a,b)内的点x0处取得,那么按f(x)在开区间内可导且至多有有限个驻点的假定可知,f(x0)一定也是f(x)的极大值(或极小值),从而x0一定是f(x)的驻点.又由于f(x)的最大值和最小值也可能在区间的端点处取得,因此,可用如下方法求f(x)在区间[a,b]上的最大值和最小值:
设f(x)在区间(a,b)内的驻点为x1,x2,…,xn,那么比较f(a),f(x1),f(x2),…,f(xn),f(b)的大小,其中最大的便是f(x)在区间[a,b]上的最大值,最小的便是f(x)在区间[a,b]上的最小值.
例4 求函数y=2x3+3x2-12x+14在区间[-3,4]上的最大值与最小值.
解 由f(x)=2x3+3x2-12x+14,得f′(x)=6x2+6x-12=6(x+2)(x-1).(www.xing528.com)
解方程f′(x)=0,得到x1=-2,x2=1.由于
f(-3)=2(-3)3+3(-3)2-12(-3)+14=23
f(-2)=2(-2)3+3(-2)2-12(-2)+14=34
f(1)=2+3-12+14=7
f(4)=2×43+3×42-12×4+14=142
比较可得f(x)在x=4处取得它在区间[-3,4]上的最大值:f(4)=142;在x=1处取得它在区间[-3,4]上的最小值:f(1)=7.
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