一阶导数是判断函数极值的重要工具,以下是使用一阶导数求极值的基本步骤:
1. 求导数:求出给定函数的一阶导数。
2. 求导数为零的点:令一阶导数等于零,解这个方程,找到所有可能的驻点(即导数为零的点)。
3. 求二阶导数(可选):对于每个驻点,求出函数的二阶导数。
4. 判断极值:
如果二阶导数大于零,则该驻点是一个局部极小值点。
如果二阶导数小于零,则该驻点是一个局部极大值点。
如果二阶导数等于零,则不能仅凭一阶导数判断极值,需要进一步分析。
5. 分析驻点两侧的导数符号:对于每个驻点,分析它左右两侧的导数符号。
如果从正导数变为负导数,则该点为极大值点。
如果从负导数变为正导数,则该点为极小值点。
下面是一个具体的例子:
假设我们有一个函数 ( f(x) = x3 3x2 + 4 )。
1. 求导数:( f'(x) = 3x2 6x )。
2. 求导数为零的点:( 3x2 6x = 0 ),解得 ( x = 0 ) 或 ( x = 2 )。
3. 求二阶导数:( f''(x) = 6x 6 )。
4. 判断极值:
当 ( x = 0 ) 时,( f''(0) = -6 ),因此 ( x = 0 ) 是一个局部极大值点。
当 ( x = 2 ) 时,( f''(2) = 6 ),因此 ( x = 2 ) 是一个局部极小值点。
5. 分析驻点两侧的导数符号:
对于 ( x = 0 ),左侧导数为正,右侧导数为负,因此 ( x = 0 ) 是极大值点。
对于 ( x = 2 ),左侧导数为负,右侧导数为正,因此 ( x = 2 ) 是极小值点。
通过以上步骤,我们可以利用一阶导数判断函数的极值。