什么是极值点

悬梁刺股2023-05-06  47

函数的极值点、驻点和拐点这些概念很多同学和老师都容易混淆。如何正确认识极值点、驻点、拐点其主要依据是定义及相关理解,只有理解透定义域定理,进而找到他们的本质差别,才不至于混为一谈。

驻点、极值点、拐点是微积分中不能绕过的知识点,要想完全掌握必须抓住核心定义,而不是去死记硬背一些推论。理解本质才能应对千变万化的题目。

1核心概念

驻点:是函数的一阶导数为0地点,另外驻点也称为稳定点,临界点

例如:y=x3,则f(x)=3x2,令f(x)=0,解得x=0,则x=0是函数y=x3地驻点

极值点:是函数的单调性发生变化的点,或是函数的局部极大值或极小值点(或者说当函数存在导数时,函数的极值点是其导函数的变号零点)

例如:y=x2,如图在x=0处,函数的单调性发生了变化,或者说x=0附近的区域,f(0)取得极小值,这两个均说明x=0是函数y=x2的极值点

备注:我们在求函数的极值时,通常令f(x)的一阶导数为0,但一阶导数为0地点不一定是极值点,例如y=x3,则f(x)=3x2,令f(x)=0,解得x=0,这时x=0不是函数的极值点,因为该函数在x=0处的单调性没有发生变化。

拐点:是函数二阶导数为0且三阶导数不为0地点

例如:

我们以f(x)=x3为例来看看什么是拐点,如图:在(0,0)处函数的凹凸性发生了变化,我们知道二阶导为正,原函数是凸函数,二阶导为负,原函数的凹函数。该函数是先凹后凸,因此(0,0)是函数的拐点。

备注:在拐点处,函数的凹凸性发生了改变,当二阶导数大于0,说明函数图像下凹;如果二阶导数小于0,说明函数图象上凸。

2区别和联系

① 零点,驻点,极值点指的都是函数y=f(x)的一个横坐标x0,而拐点指的是函数y=f(x)图像上的一个点(x0,f(x0))

② 驻点和极值点:可导函数f(x)的极值点必定是它的驻点,但是反过来,函数的驻点却不一定是极值点。例如上面举例的y=x3,x=0是函数f(x)的驻点,但它不是极值点。此外,函数在它的一阶导数不存在时,也可能取得极值,例如y=|x|,在x=0处导数不存在,但极值点是x=0,具体可见下面的图像。

③ 驻点和极值点与函数的一阶导数有关,拐点与函数的二阶导数和三阶导数有关。

3内容归纳

求函数f'(x)的极值:

1、找到等式f'(x)=0的根

2、在等式的左右检查f'(x)值的符号。如果为负数,则f(x)在这个根得到最大值;如果为正数则f(x)在这个根得到最小值。

3、判断f'(x)无意义的点。首先可以找到f'(x)=0的根和f'(x)的无意义点。这些点被称为极点,然后根据定义来判断。

4、函数z=f(x,y)的极值的方法描述如下:

(1)解方程式f(x)(x,y)=0,fy(x,y)=0,求一个实数解,可以求所有的塞音;

(2)对于每个停止点(x 0,y 0),找到二阶偏导数的值a,b,c;

(3)确定ac-b2的符号,并根据定理2的结论确定f(x 0,y 0)是一个最大值、最大值还是最小值。

上面介绍的极值必要条件和充分条件都是对函数在极值点可导的情形才有效的。当函数仅在区域D内的某些孤立点(x, y)不可导时,这些点当然不是函数的驻点,但这种点有可能是函数的极值点,要注意另行讨论。

扩展资料:

函数在数学上的定义:给定一个非空的数集A,对A施加对应法则f,记作f(A),得到另一数集B,也就是B=f(A)那么这个关系式就叫函数关系式,简称函数。

实函数(Real function)是指定义域和值域均为实数域的函数。它的特性之一是一般可以在坐标上画出图形。

虚函数是面向对象程序设计中的一个重要的概念。当从父类中继承的时候,虚函数和被继承的函数具有相同的签名。但是在运行过程中,运行系统将根据对象的类型,自动地选择适当的具体实现运行。虚函数是面向对象编程实现多态的基本手段。

参考资料:

百度百科函数极值

极大值极小值的判断:对于函数,先增后减产生极大值,先减后增产生极小值;对于导函数,先负后正产生极大值,先正后负产生极小值。一个给定的区间内,可以有多个极大值和极小值,其中最大的为最大值,最小的为最小值。

设X0是f(x)的(局部)极值点,且f(x)的导数存在,则f(x)的导数为0,但f(x)的导数为零并不意味着X0是极值点。简单的说,如果是闭区间,那么在这个闭区间上,可以取到最小(最大)的那个值,那么叫做最小值(最大值)。

但是如果是开区间的话,就取不到那个最小值(最大值),这时候就要引入导数的概念,来定义极小值(极大值)。

简介

极值是变分法的一个基本概念。泛函在容许函数的一定范围内取得的最大值或最小值,分别称为极大值或极小值,统称为极值。使泛函达到极值的变元函数称为极值函数,若它为一元函数,通常称为极值曲线。极值也称为相对极值或局部极值。

极值是“极大值”和“极小值”的统称。如果函数在某点的值大于或等于在该点附近任何其他点的函数值,则称函数在该点的值为函数的“极大值”。如果函数在某点的值小于或等于在该点附近任何其他点的函数值,则称函数在该点的值为函数的“极小值”。

百度百科-极值

从四个方面比较

1.概念

最值是全局概念,一般指函数在整个定义域上的性质,函数值不大于某个数,或者不小于某个数。可以在区间的端点处取得(如果端点有定义的话)。

极值是局部概念,一般指函数在定义域的一个或若干个子区间上的性质,函数值在自变量的很小(甚至可以认为小得要命)的邻域内不大于某个数,或者不小于某个数。

2.几何意义

最值其几何反映是图像的最高点,或者最低点的纵坐标。

极值其几何反映是图像在某个区间(邻域)的最高点,或者最低点的纵坐标。

3.取得

最值可以在区间的端点处取得(如果端点有定义的话)。

极值不可以在区间的端点处取得。

4.大小

最大值绝对不会小于最小值。

极大值可能小于极小值。

区别在于二者概念不同。极值是与它的两侧相比,大于两侧是极大值,小于两侧是极小值;最值则是函数在定义域或指定区间内的最大最小值。除特定函数,两者无必然联系。

联系:一些情况下,函数有极值无最值;另一些情况下,函数有最值无极值,还有一些情况下,最值 = 极值。

极值是一个函数的极大值或极小值。如果一个函数在一点的一个邻域内处处都有确定的值,而以该点处的值为最大(小),这函数在该点处的值就是一个极大(小)值。如果它比邻域内其他各点处的函数值都大(小),它就是一个严格极大(小)。该点就相应地称为一个极值点或严格极值点。

函数的极值:极值是一个函数的极大值或极小值。如果一个函数在一点的一个邻域内处处都有确定的值,而以该点处的值为最大,这函数在该点处的值就是一个极大值。

极值的定义

若函数f(x)在x₀的一个邻域D有定义,且对D中除x₀的所有点,都有f(x)<f(x₀),则称f(x₀)是函数f(x)的一个极大值。

同理,若对D的所有点,都有f(x)>f(x₀),则称f(x₀)是函数f(x)的一个极小值。

极值的概念来自数学应用中的最大最小值问题。根据极值定律,定义在一个有界闭区域上的每一个连续函数都必定达到它的最大值和最小值,问题在于要确定它在哪些点处达到最大值或最小值。如果极值点不是边界点,就一定是内点。因此,这里的首要任务是求得一个内点成为一个极值点的必要条件。

求函数f'(x)的极值方法

1、找到等式f'(x)=0的根

2、在等式的左右检查f'(x)值的符号。如果为负数,则f(x)在这个根得到最大值;如果为正数则f(x)在这个根得到最小值。

3、判断f'(x)无意义的点。首先可以找到f'(x)=0的根和f'(x)的无意义点。这些点被称为极点,然后根据定义来判断。

4、函数z=f(x,y)的极值的方法描述如下:

(1)解方程式fx(x,y)=0,fy(x,y)=0,求一个实数解,可以求所有的塞音;

(2)对于每个停止点(x0,y0),找到二阶偏导数的值a,b,c;

(3)确定ac-b2的符号,并根据定理2的结论确定f(x0,y0)是一个最大值、最大值还是最小值。

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