Нахождение наибольшего и наименьшего значения функции на отрезке. Задание В15 (2014)


Чтобы найти наибольшее или наименьшее значение функции на отрезке, нужно исследовать поведение функции на данном отрезке с помощью производной.

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 f^{prime}(x)>0″ title=»f^{prime}(x)>0″/><img src=, то функция y=f(x) возрастает на этом  промежутке.

Если на промежутке I производная функции f^{prime}(x)<0 , то функция y=f(x) 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 f(x)=x^3-2x^2+3. 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 {x}{in}delim{[}{-1;0}{]}

Функция возрастает на этом отрезке, поэтому наибольшее значение она будет принимать в правом конце отрезка: f(0), а наименьшее – в левом: f(-1).

2. Рассмотрим функцию на отрезке {x}{in}delim{[}{-1;1}{]}

Очевидно, что наибольшее значение функция принимает в точке максимума f(0), а наименьшее – в одном из концов отрезка, то есть надо найти значения f(-1) и f(1) и выбрать из них наименьшее.

3. Если мы рассмотрим функцию на отрезке {x}{in}delim{[}{-1;2}{]}, то чтобы найти наибольшее значение, нам нужно будет сравнить значения функции в точке максимума и в правом конце отрезка, то есть f(0) и f(2).

Чтобы найти наименьшее значение функции,  нам нужно будет сравнить значения функции в точке минимума  и в левом конце отрезка, то есть f(4/3) и f(-1).

Эти рассуждения очевидны, если перед глазами есть график функции. Но эскиз графика легко нарисовать, проведя исследование функции с помощью производной:

1. ОДЗ функции f(x)=x^3-2x^2+3 – множество действительных чисел.

2. f^{prime}(x)=3x^2-4x

3.  3x^2-4x=0, если x_1=0 или x_2=4/3

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  y=15x-3sinx+5 на отрезке [-{pi}/2;0].

1. Функция y=15x-3sinx+5 определена при всех действительных значениях х

2. y^{prime}= 15-3cosx

3. 15-3cosx=0

cosx=5 Очевидно, что это уравнений не имеет решений, и производная при всех значениях х положительна. Следовательно, функция y=15x-3sinx+5 возрастает и принимает наибольшее значение в правом конце промежутка, то есть при х=0.

y(0)=5

Ответ: 5.

2. Задание B15 (№ 26702)

Найдите наибольшее значение функции  y=3tgx-3x+5 на отрезке [-{pi}/4;0].

1. ОДЗ функции y=3tgx-3x+5 x<>{pi}/2+{pi}k, k{in}{bbZ}» title=»x<>{pi}/2+{pi}k, k{in}{bbZ}»/></p>
<p>2. <img src=

Производная равна нулю при cosx={pm}1, однако, в этих точках она не меняет знак:

0<cos^2{x}<=1 , следовательно, 3/{cos^2{x}}>=3″ title=»3/{cos^2{x}}>=3″/><img src=, значит, 3/{cos^2{x}}-3>=0″ title=»3/{cos^2{x}}-3>=0″/><img src=, то есть производная при всех допустимых значених х неотрицательна, следовательно, функция y=3tgx-3x+5 возрастает и принимает наибольшее значение в правом конце промежутка, при x=0.

у(0)=5

Ответ: 5.

3. Задание B15 (№ 26708)

Найдите наименьшее значение функции  y=2tgx-4x+{pi}-3 на отрезке [-{pi}/3;{pi}/3].

1.  ОДЗ функции y=2tgx-4x+{pi}-3: x<>{pi}/2+{pi}k, k{in}{bbZ}» title=»x<>{pi}/2+{pi}k, k{in}{bbZ}»/><img src=

2. y^{prime}=2/{cos^2{x}}-4

3.  2/{cos^2{x}}-4=0

cos^2{x}=1/2 cos{x}={pm}sqrt{2}/2 

Расположим корни этого уравнения на тригонометрической окружности.

Промежутку delim{[}{-{pi}/3;{pi}/3}{]} принадлежат два числа: -{pi}/4 и {pi}/4

Расставим знаки. Для этого определим знак производной в точке х=0: y^{prime}(0)=2/{cos^2(0)}-4=-2<0. При переходе через точки -{pi}/4 и {pi}/4 производная меняет знак.

Изобразим смену знаков производной функции y=2tgx-4x+{pi}-3 на координатной прямой:

Очевидно, что точка x={pi}/4 является точкой минимума ( в ней производная меняет знак с «-» на «+»), и чтобы найти наименьшее значение функции y=2tgx-4x+{pi}-3 на отрезке delim{[}{-{pi}/3;{pi}/3}{]}, нужно сравнить значения функции в точке минимума и в левом конце отрезка, f({-{pi}/3}).

Схитрим: так как результат должен быть целым числом, или конечной десятичной дробью, а tg({-{pi}/3}) таковым на является, следовательно подставим в уравнение функции x={pi}/4

y{({pi}/4)}=2tg({pi}/4)-4({pi}/4)+{pi}-3=-1

Ответ: -1

Вероятно, Ваш браузер не поддерживается. Попробуйте скачать
Firefox


И.В. Фельдман, репетитор по математике.

Другие записи из категории "B15 (2014), ПРОИЗВОДНАЯ":

Отзывов (5)

  1. ella:

    Спасибо! прекрасный урок!!!!!

  2. Александра:

    Здравствуйте,а как быть,если после приравнивания к нулю мы получаем уравнение,из дискриминанта которого не выносится корень? Ведь иррациональный корень не записать в бланк ответов, округлить тоже нельзя.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>