题目
六.(10分)求函数=(x-1)(e)^dfrac (pi {2)+arctan x}的单调区间和极值。
六.(10分)求函数
的单调区间和极值。
题目解答
答案
解:
, 令
得驻点
列表如下:
x | (-∞,-1) | -1 | (-1,0) | (0,+∞) | |
y′ | + | - | + | ||
y | ↗ | -2eπ/4 | ↘ | -eπ/2 | ↗ |
由表可见,递增区间为
递减区间为
极小值为
,极大值为
。
解析
考查要点:本题主要考查利用导数求函数的单调区间和极值,涉及导数的计算、导数符号分析以及极值的判定。
解题核心思路:
- 求导:正确计算函数的导数,注意处理复合函数和乘积法则。
- 求驻点:令导数为零,解方程得到可能的极值点。
- 分析导数符号:通过导数的符号变化确定函数的单调区间。
- 判定极值:根据导数在驻点处的符号变化,判断极大值或极小值。
破题关键点:
- 正确处理指数函数:函数中的指数部分为$\frac{\pi}{2} + \arctan x$,需注意链式法则的应用。
- 导数的化简:将导数表达式化简为$\frac{x(x+1)}{1+x^2} e^{\frac{\pi}{2} + \arctan x}$,从而快速判断符号。
函数形式修正:原题中函数应为$y = (x-1)e^{\frac{\pi}{2} + \arctan x}$(题目可能存在排版错误)。
1. 求导
对$y = (x-1)e^{\frac{\pi}{2} + \arctan x}$求导:
- 乘积法则:$y' = (x-1)' e^{\frac{\pi}{2} + \arctan x} + (x-1) \cdot \left(e^{\frac{\pi}{2} + \arctan x}\right)'$
- 链式法则:$\left(e^{\frac{\pi}{2} + \arctan x}\right)' = e^{\frac{\pi}{2} + \arctan x} \cdot \frac{1}{1+x^2}$
- 化简:
$y' = e^{\frac{\pi}{2} + \arctan x} \left[1 + \frac{x-1}{1+x^2}\right] = \frac{x(x+1)}{1+x^2} e^{\frac{\pi}{2} + \arctan x}$
2. 求驻点
令$y' = 0$,解得$x = 0$或$x = -1$。
3. 分析导数符号
- 当$x < -1$时:$x(x+1) > 0$,$y' > 0$,函数递增。
- 当$-1 < x < 0$时:$x(x+1) < 0$,$y' < 0$,函数递减。
- 当$x > 0$时:$x(x+1) > 0$,$y' > 0$,函数递增。
4. 判定极值
- $x = -1$:导数由正变负,为极大值点,$f(-1) = -2e^{\pi/4}$。
- $x = 0$:导数由负变正,为极小值点,$f(0) = -e^{\pi/2}$。