求函数极值点个数的一般步骤如下:
求一阶导数
首先,对函数求一阶导数,并找出导数为0的点。这些点可能是极值点,也可能是拐点。
求二阶导数
对一阶导数求二阶导数,并分析这些点。
如果一阶导数为0的点是单根,则该点为极值点。
如果一阶导数为0的点是重根,则需要判断二阶导数的正负:
如果二阶导数大于0,则是局部最小值点。
如果二阶导数小于0,则是局部最大值点。
考虑不可导点
除了导数为0的点外,还需要检查函数不可导的点,这些点也可能是极值点。
分析导数符号变化
对于导数为0的点,检查其左右两侧导数的符号是否改变。如果改变,则该点为极值点。
示例
假设有一个函数 ( f(x) = x^3 - 3x^2 + 2x ),我们可以通过以下步骤求其极值点个数:
求一阶导数
[
f'(x) = 3x^2 - 6x + 2
]
求二阶导数
[
f''(x) = 6x - 6
]
找出导数为0的点
[
3x^2 - 6x + 2 = 0
]
解这个二次方程,得到:
[
x = 1 quad text{或} quad x = frac{2}{3}
]
判断二阶导数的正负
对于 ( x = 1 ):
[
f''(1) = 6(1) - 6 = 0
]
由于二阶导数为0,需要进一步检查。由于 ( f'(x) ) 在 ( x = 1 ) 左侧为正,右侧为负,说明 ( f(x) ) 在 ( x = 1 ) 处由增变减,因此 ( x = 1 ) 是极大值点。
对于 ( x = frac{2}{3} ):
[
f''left(frac{2}{3}right) = 6left(frac{2}{3}right) - 6 = -2 < 0
]
由于二阶导数小于0,说明 ( f(x) ) 在 ( x = frac{2}{3} ) 处取得局部最大值。
考虑不可导点
在这个例子中,函数 ( f(x) ) 是可导的,没有不可导点。
综上所述,函数 ( f(x) = x^3 - 3x^2 + 2x ) 有两个极值点:一个极大值点 ( x = 1 ) 和一个局部最大值点 ( x = frac{2}{3} )。
建议
多做练习:通过大量练习,熟悉求极值点的方法和步骤。
检查导数符号:仔细检查导数符号的变化,确保准确判断极值点。
利用二阶导数:二阶导数在判断极值点时非常有用,特别是当一阶导数为0时。