题目
[题目]求函数 =dfrac ({ln )^2x}(x) 的极值。

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查利用导数求函数极值的方法,涉及函数定义域的确定、导数的计算、临界点的求解以及利用导数符号变化判断极值的能力。
解题核心思路:
- 确定定义域:根据函数表达式中的对数函数$\ln x$,确定定义域为$(0, +\infty)$。
- 求导数:通过商的导数法则或乘积法则求导,化简后得到$y' = \dfrac{2\ln x - (\ln x)^2}{x^2}$。
- 求临界点:令导数为零,解得$x=1$和$x=e^2$。
- 分析导数符号变化:通过替换变量$t = \ln x$,将分子转化为$t(2-t)$,分析符号变化,确定函数的单调区间。
- 判断极值:结合单调区间的变化,确定$x=1$为极小值点,$x=e^2$为极大值点。
破题关键点:
- 导数的正确计算:注意分母$x^2$始终为正,只需分析分子$2\ln x - (\ln x)^2$的符号。
- 变量替换简化分析:令$t = \ln x$,将问题转化为关于$t$的二次函数分析,更直观判断符号变化。
1. 确定定义域
函数$y = \dfrac{(\ln x)^2}{x}$中,$\ln x$要求$x > 0$,因此定义域为$(0, +\infty)$。
2. 求导数
使用商的导数法则:
$y' = \frac{d}{dx} \left( \frac{(\ln x)^2}{x} \right) = \frac{2\ln x \cdot \frac{1}{x} \cdot x - (\ln x)^2 \cdot 1}{x^2} = \frac{2\ln x - (\ln x)^2}{x^2}.$
3. 求临界点
令$y' = 0$,即分子$2\ln x - (\ln x)^2 = 0$,因式分解得:
$\ln x (2 - \ln x) = 0 \implies \ln x = 0 \text{ 或 } \ln x = 2 \implies x = 1 \text{ 或 } x = e^2.$
4. 分析导数符号变化
令$t = \ln x$,则分子为$t(2 - t)$:
- 当$0 < t < 2$时(即$1 < x < e^2$),$t(2 - t) > 0$,导数为正,函数递增。
- 当$t < 0$或$t > 2$时(即$0 < x < 1$或$x > e^2$),$t(2 - t) < 0$,导数为负,函数递减。
5. 判断极值
- 极小值点:$x=1$处,函数由递减转为递增,故为极小值点,极小值为$y(1) = 0$。
- 极大值点:$x=e^2$处,函数由递增转为递减,故为极大值点,极大值为$y(e^2) = \dfrac{4}{e^2}$。