题目
已知实数a≠0,求函数(x)=(a)^2(x)^3-6a(x)^2+9x-|||-__的极值,并判断是极大值还是极小值。
已知实数a≠0,求函数
的极值,并判断是极大值还是极小值。
题目解答
答案
已知函数
则

令一阶导数等于0,得到驻点
再求出二阶导数为
所以
当a<0时,
,所以驻点
为极小值,驻点
为极大值
当a>0时,
,所以驻点
为极大值,驻点
为极小值
解析
考查要点:本题主要考查利用导数求函数极值的方法,涉及一阶导数求驻点、二阶导数判断极值类型,以及分类讨论参数对结果的影响。
解题核心思路:
- 求一阶导数,找到函数的驻点;
- 求二阶导数,代入驻点判断极值类型;
- 分类讨论参数a的正负,确定极值的最终结果。
破题关键点:
- 正确分解一阶导数,找到驻点$x_1 = \dfrac{1}{a}$和$x_2 = \dfrac{3}{a}$;
- 二阶导数的符号依赖于参数a的正负,需分情况讨论;
- 代入原函数计算极值的具体数值,注意代数运算的准确性。
求一阶导数与驻点
函数为$f(x) = a^2x^3 - 6ax^2 + 9x$,求导得:
$f'(x) = 3a^2x^2 - 12ax + 9 = 3(ax - 1)(ax - 3)$
令$f'(x) = 0$,解得驻点:
$x_1 = \dfrac{1}{a}, \quad x_2 = \dfrac{3}{a}$
求二阶导数并判断极值类型
二阶导数为:
$f''(x) = 6a^2x - 12a$
代入驻点:
- $x_1 = \dfrac{1}{a}$:
$f''\left(\dfrac{1}{a}\right) = 6a^2 \cdot \dfrac{1}{a} - 12a = -6a$ - $x_2 = \dfrac{3}{a}$:
$f''\left(\dfrac{3}{a}\right) = 6a^2 \cdot \dfrac{3}{a} - 12a = 6a$
分类讨论:
-
当$a > 0$时:
- $f''\left(\dfrac{1}{a}\right) = -6a < 0$,$x_1$为极大值点;
- $f''\left(\dfrac{3}{a}\right) = 6a > 0$,$x_2$为极小值点。
-
当$a < 0$时:
- $f''\left(\dfrac{1}{a}\right) = -6a > 0$,$x_1$为极小值点;
- $f''\left(\dfrac{3}{a}\right) = 6a < 0$,$x_2$为极大值点。
计算极值的具体数值
-
$x_1 = \dfrac{1}{a}$处的函数值:
$f\left(\dfrac{1}{a}\right) = a^2 \cdot \dfrac{1}{a^3} - 6a \cdot \dfrac{1}{a^2} + 9 \cdot \dfrac{1}{a} = \dfrac{4}{a}$ -
$x_2 = \dfrac{3}{a}$处的函数值:
$f\left(\dfrac{3}{a}\right) = a^2 \cdot \dfrac{27}{a^3} - 6a \cdot \dfrac{9}{a^2} + 9 \cdot \dfrac{3}{a} = 0$