题目
简答题题型说明:请将你的解题步骤拍照上传41. (10.0分)求函数y=x^3-3x^2-9x+5的单调区间与极值。_
简答题
题型说明:请将你的解题步骤拍照上传
41. (10.0分)
求函数$y=x^{3}-3x^{2}-9x+5$的单调区间与极值。
_
题目解答
答案
1. **求导数**:
$ y' = 3x^2 - 6x - 9 = 3(x + 1)(x - 3) $。
2. **求临界点**:
令 $ y' = 0 $,解得 $ x = -1 $ 或 $ x = 3 $。
3. **确定单调区间**:
- 当 $ x \in (-\infty, -1) $ 时,$ y' > 0 $,函数单调递增;
- 当 $ x \in (-1, 3) $ 时,$ y' < 0 $,函数单调递减;
- 当 $ x \in (3, +\infty) $ 时,$ y' > 0 $,函数单调递增。
4. **求极值**:
- 极大值:$ f(-1) = 10 $;
- 极小值:$ f(3) = -22 $。
**答案**:
\[
\boxed{
\begin{array}{ll}
\text{单调增区间:} & (-\infty, -1), (3, +\infty) \\
\text{单调减区间:} & (-1, 3) \\
\text{极大值:} & 10 \\
\text{极小值:} & -22 \\
\end{array}
}
\]
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、临界点的求解、导数符号变化的判断以及极值的计算。
解题核心思路:
- 求导数:确定函数的导数,找到导数为零的点(临界点)。
- 划分区间:根据临界点将定义域分成若干区间。
- 判断单调性:通过测试点确定导数在各区间的符号,从而判断函数的单调性。
- 求极值:根据导数在临界点处的符号变化,确定极大值或极小值,并计算对应函数值。
破题关键点:
- 正确求导:注意多项式函数的导数规则。
- 准确解方程:求导数为零的点时,需正确因式分解或使用求根公式。
- 符号分析:通过测试点判断导数的正负,确定单调性。
- 极值判定:导数符号变化决定极大值或极小值。
1. 求导数
函数为 $y = x^3 - 3x^2 - 9x + 5$,求导得:
$y' = 3x^2 - 6x - 9 = 3(x^2 - 2x - 3) = 3(x + 1)(x - 3)$
2. 求临界点
令 $y' = 0$,解得:
$3(x + 1)(x - 3) = 0 \quad \Rightarrow \quad x = -1 \text{ 或 } x = 3$
3. 确定单调区间
将数轴分为三个区间,通过测试点判断导数符号:
- 当 $x \in (-\infty, -1)$ 时,取测试点 $x = -2$,代入 $y'$:
$y' = 3(-2)^2 - 6(-2) - 9 = 15 > 0 \quad \Rightarrow \quad \text{函数单调递增}$ - 当 $x \in (-1, 3)$ 时,取测试点 $x = 0$,代入 $y'$:
$y' = 3(0)^2 - 6(0) - 9 = -9 < 0 \quad \Rightarrow \quad \text{函数单调递减}$ - 当 $x \in (3, +\infty)$ 时,取测试点 $x = 4$,代入 $y'$:
$y' = 3(4)^2 - 6(4) - 9 = 15 > 0 \quad \Rightarrow \quad \text{函数单调递增}$
4. 求极值
- 极大值:在 $x = -1$ 处,导数由正变负,故为极大值点:
$f(-1) = (-1)^3 - 3(-1)^2 - 9(-1) + 5 = 10$ - 极小值:在 $x = 3$ 处,导数由负变正,故为极小值点:
$f(3) = 3^3 - 3(3)^2 - 9(3) + 5 = -22$