这是一个定理:设f在点x0连续,在某邻域U0(x0,δ)内可导:

1、若当x∈(x0-δ,x0)时,f’(x)≤0,当x∈(x0,x0+δ)时,f’(x)≥0,则f在点x0取得极小值.

函数极值在建筑设计 常见问题

2、若当x∈(x0-δ,x0)时,f’(x)≥0,当x∈(x0,x0+δ)时,f’(x)≤0,则f在点x0取得极大值.

证明这个定理非常随意马虎,由于当x∈(x0-δ,x0)时,f’(x)≤0,以是f在(x0-δ,x0)内递减.

当x∈(x0,x0+δ)时,f’(x)≥0,以是f在(x0-δ,x0)内递增.

即对任意x∈U(x0,δ),恒有f(x)≥f(x0),符合极小值的定义,以是f在x0取得极小值。

同理可证2.

这个定理就称为极值的第一充分条件。
运用这个定理求函数的极值时,步骤与上面的证明过程险些同等。
下面是老黄精心设计的一道例题,可以帮助大家彻底理解这个定理。

例:求f(x)=x^3/3+2x^2-5x-1/3, x<2;=-x/3+2, x>=2的极值点与极值。
(这是一个分段函数)

解:当x<2时, f’(x)=x^2+4x-5=(x+5)(x-1),

且当x≤-5时,f’(x)≥0,f(x)递增;当-5≤x≤1时, f’(x)≤0, f(x)递减;当1≤x<2时,f’(x)≥0,f(x)递增;

又lim(x->2-)f(x)=lim(x->2+)f(x)=1/3=f(2),以是f(x)在x=2连续,且当x≥2时,f(x)递减;

以是在极值点x=-5, 有极大值f(-5)=83;

在极值点x=1, 有极小值f(1)=-3.

在极值点x=2, 有极大值f(2)=1/3.

这个函数的图像大致如下图:

利用极值第一充分条件,求极值点和极值的一样平常步骤:

1、对可导的点(邻域),先求导函数,并解得导函数的零点;对不可导的点,先证明连续;

2、分别求证该点两侧函数的单调性:如果左增右减,则为极大值点;如果左减右增,则为极小值点;

3、求极值点的函数值,便是对应的函数极值。

您学会了吗?末了提醒一下,这个定理只是极值的充分条件,而不是必要条件,自然就更不是充要条件了。