题目
函数y=(x-2)2(x+1){}^(2)/(3)在区间[-2,2]上的最大值是 ____ ;最小值是 ____ .
函数y=(x-2)2(x+1)${}^{\frac{2}{3}}$在区间[-2,2]上的最大值是 ____ ;最小值是 ____ .
题目解答
答案
解:y=(x-2)2(x+1)${}^{\frac{2}{3}}$,
则y′=2(x-2)(x+1)${}^{\frac{2}{3}}$+(x-2)2•$\frac{2}{3}$$(x+1)^{-\frac{1}{3}}$
=$\frac{2}{3}$(x-2)$(x+1)^{-\frac{1}{3}}$•[3(x+1)]+$\frac{2}{3}$(x-2)$(x+1)^{-\frac{1}{3}}$(x-2)
=$\frac{2}{3}$(x-2)$(x+1)^{-\frac{1}{3}}$•(4x+1)
令y′=0,的x=-1或x=-$\frac{1}{4}$或x=2,
所以x∈[-2,-1)时,y′<0,函数y=(x-2)2(x+1)${}^{\frac{2}{3}}$单调递减,
x∈(-1,-$\frac{1}{4}$)时,y′>0,函数y=(x-2)2(x+1)${}^{\frac{2}{3}}$单调递增,
x∈(-$\frac{1}{4}$,2)时,y′<0,函数y=(x-2)2(x+1)${}^{\frac{2}{3}}$单调递减,
当x=-2时,y=16,
当x=-1时,y=0,
当x=-$\frac{1}{4}$时,0<(-$\frac{1}{4}$-2)2(-$\frac{1}{4}$+1)${}^{\frac{2}{3}}$=$\frac{81}{36}$($\frac{3}{4}$)${}^{\frac{2}{3}}$<16,
当x=2时,y=0,
所以ymax=16,ymin=0.
故答案为:16;0.
则y′=2(x-2)(x+1)${}^{\frac{2}{3}}$+(x-2)2•$\frac{2}{3}$$(x+1)^{-\frac{1}{3}}$
=$\frac{2}{3}$(x-2)$(x+1)^{-\frac{1}{3}}$•[3(x+1)]+$\frac{2}{3}$(x-2)$(x+1)^{-\frac{1}{3}}$(x-2)
=$\frac{2}{3}$(x-2)$(x+1)^{-\frac{1}{3}}$•(4x+1)
令y′=0,的x=-1或x=-$\frac{1}{4}$或x=2,
所以x∈[-2,-1)时,y′<0,函数y=(x-2)2(x+1)${}^{\frac{2}{3}}$单调递减,
x∈(-1,-$\frac{1}{4}$)时,y′>0,函数y=(x-2)2(x+1)${}^{\frac{2}{3}}$单调递增,
x∈(-$\frac{1}{4}$,2)时,y′<0,函数y=(x-2)2(x+1)${}^{\frac{2}{3}}$单调递减,
当x=-2时,y=16,
当x=-1时,y=0,
当x=-$\frac{1}{4}$时,0<(-$\frac{1}{4}$-2)2(-$\frac{1}{4}$+1)${}^{\frac{2}{3}}$=$\frac{81}{36}$($\frac{3}{4}$)${}^{\frac{2}{3}}$<16,
当x=2时,y=0,
所以ymax=16,ymin=0.
故答案为:16;0.
解析
考查要点:本题主要考查利用导数求函数在闭区间上的最大值和最小值。需要掌握导数的求导法则、极值点的判断以及端点值的比较。
解题核心思路:
- 求导:对函数求导,找到导数为零的点(临界点)和导数不存在的点。
- 分析单调性:通过导数的符号变化判断函数的单调区间,确定极值点。
- 比较函数值:计算临界点、导数不存在的点及区间端点的函数值,比较后得出最值。
破题关键点:
- 正确求导:注意乘积法则和链式法则的应用,合并同类项简化导数表达式。
- 导数不存在的点:当分母为零时,需单独分析该点是否为极值点。
- 导数符号分析:通过分段讨论导数的正负,确定函数的增减趋势。
函数定义:$y = (x-2)^2 (x+1)^{\frac{2}{3}}$,定义域为$[-2, 2]$。
求导过程:
- 应用乘积法则:
$y' = 2(x-2)(x+1)^{\frac{2}{3}} + (x-2)^2 \cdot \frac{2}{3}(x+1)^{-\frac{1}{3}}$ - 提取公因式:
$y' = \frac{2}{3}(x-2)(x+1)^{-\frac{1}{3}} \left[ 3(x+1) + (x-2) \right]$ - 化简分子:
$y' = \frac{2}{3}(x-2)(4x+1)(x+1)^{-\frac{1}{3}}$
求临界点:
- 导数为零:$\frac{2}{3}(x-2)(4x+1)(x+1)^{-\frac{1}{3}} = 0$,解得$x = 2$或$x = -\frac{1}{4}$。
- 导数不存在:当$x+1 = 0$,即$x = -1$。
单调性分析:
- 区间$[-2, -1)$:$y' < 0$,函数单调递减。
- 区间$(-1, -\frac{1}{4})$:$y' > 0$,函数单调递增。
- 区间$(-\frac{1}{4}, 2]$:$y' < 0$,函数单调递减。
计算关键点函数值:
- 端点:$x = -2$时,$y = 16$;$x = 2$时,$y = 0$。
- 临界点:$x = -1$时,$y = 0$;$x = -\frac{1}{4}$时,$y \approx 4.18$(小于16)。
结论:
- 最大值:$y_{\text{max}} = 16$(在$x = -2$处)。
- 最小值:$y_{\text{min}} = 0$(在$x = -1$和$x = 2$处)。