已知函数(x)=asin x+dfrac (1)(4)sin 4x-|||-__,则常数(x)=asin x+dfrac (1)(4)sin 4x-|||-__为何值时,函数在(x)=asin x+dfrac (1)(4)sin 4x-|||-__处取得极值?判断其是极大值还是极小值,并求出极值。
已知函数
,则常数
为何值时,函数在
处取得极值?判断其是极大值还是极小值,并求出极值。
题目解答
答案
函数
,则导数为
,由题意得
,则
,又
,
,故是极大值,则极值为
。
解析
考查要点:本题主要考查利用导数求函数极值的方法,涉及一阶导数求极值必要条件、二阶导数判断极值性质以及极值的计算。
解题核心思路:
- 极值存在的必要条件:函数在极值点处的一阶导数为零,由此建立方程求解参数$a$。
- 极值性质的判断:通过二阶导数的符号判断极值的类型(极大或极小)。
- 极值的计算:将极值点代入原函数求出极值。
破题关键点:
- 正确求导:注意复合函数求导时的链式法则(如$\sin 4x$的导数)。
- 代入极值点:将$x = \dfrac{\pi}{4}$代入一阶导数方程,解出$a$。
- 二阶导数符号判断:代入$a$的值后,通过二阶导数的符号确定极值类型。
步骤1:求一阶导数并代入极值点
函数$f(x) = a \sin x + \dfrac{1}{4} \sin 4x$,求导得:
$f'(x) = a \cos x + \cos 4x \cdot 4 \cdot \dfrac{1}{4} = a \cos x + \cos 4x$
根据极值存在的必要条件,$f'\left(\dfrac{\pi}{4}\right) = 0$,代入计算:
$a \cos \dfrac{\pi}{4} + \cos \pi = 0$
其中$\cos \dfrac{\pi}{4} = \dfrac{\sqrt{2}}{2}$,$\cos \pi = -1$,方程化简为:
$a \cdot \dfrac{\sqrt{2}}{2} - 1 = 0 \quad \Rightarrow \quad a = \sqrt{2}$
步骤2:求二阶导数判断极值性质
二阶导数为:
$f''(x) = -a \sin x - 4 \sin 4x$
代入$x = \dfrac{\pi}{4}$和$a = \sqrt{2}$:
$f''\left(\dfrac{\pi}{4}\right) = -\sqrt{2} \sin \dfrac{\pi}{4} - 4 \sin \pi$
其中$\sin \dfrac{\pi}{4} = \dfrac{\sqrt{2}}{2}$,$\sin \pi = 0$,计算得:
$f''\left(\dfrac{\pi}{4}\right) = -\sqrt{2} \cdot \dfrac{\sqrt{2}}{2} = -1 < 0$
二阶导数为负,说明$x = \dfrac{\pi}{4}$是极大值点。
步骤3:计算极值
将$x = \dfrac{\pi}{4}$代入原函数:
$f\left(\dfrac{\pi}{4}\right) = \sqrt{2} \sin \dfrac{\pi}{4} + \dfrac{1}{4} \sin \pi$
其中$\sin \dfrac{\pi}{4} = \dfrac{\sqrt{2}}{2}$,$\sin \pi = 0$,计算得:
$f\left(\dfrac{\pi}{4}\right) = \sqrt{2} \cdot \dfrac{\sqrt{2}}{2} = 1$