前言
用函数(f(x))的导函数(f'(x))的正负,我们基本就能研究清楚原函数(f(x))的单调性,也就知道了函数的图像的大致走向,如果还想知道函数性质中的更细节的情形,就需要继续研究,研究函数的极值和函数的最值。举个例子,比如一个班级有(4)个小组,我想知道每一个小组中的颜值最高的学生是谁,颜值最低的学生是谁,那么此时的研究范围就是整个班级的一个子集,此时颜值最高[或最低]的学生的颜值情况就类比函数的极大值[或极小值],具体的学生就类比为极大值点[或极小值点],她只是一个小范围内的比较结果;如果在整个班级内比较,颜值最高[或最低]的学生,即类比为函数的最大值点[或最小值点],他们的颜值的具体情况就类比为函数的最大值[或最小值]。精简而准确的数学语言表述如下:
函数极值
极大值,括号内为了好理解添加的生活实例,去掉这些内容,就是严格的数学定义;
设(x_0)为函数(y=f(x))的定义域内[全部范围研究学生的颜值]的一点,如果对(x_0)附近[一个小组内的学生]所有的(x)都满足(f(x)leqslant f(x_0))[有个学生(x_0)的颜值(f(x_0))比组内的其他学生的颜值都高,理想状态下,没有两个颜值一样高的情形,取等号的意思是(x)包含(x_0)],则称函数(f(x))在(x_0)[学生(x_0)]处取到极大值(f(x_0))[颜值的高低情况我们可以类比打分来理解;在这个组内颜值最高,在班级内不一定最高],称(x_0)为函数(f(x))的一个极大值点。
极小值,括号内为了好理解添加的生活实例,去掉这些内容,就是严格的数学定义;
设(x_0)为函数(y=f(x))的定义域内[全部范围研究学生的颜值]的一点,如果对(x_0)附近[一个小组内的学生]所有的(x)都满足(f(x)geqslant f(x_0))[有个学生(x_0)的颜值(f(x_0))比组内的其他学生的颜值都低,理想状态下,没有两个颜值一样低的情形,取等号的意思是(x)包含(x_0)],则称函数(f(x))在(x_0)[学生(x_0)]处取到极小值(f(x_0))[颜值的高低情况我们可以类比打分来理解;在这个组内颜值最低,在班级内不一定最低],称(x_0)为函数(f(x))的一个极大值点。
如上图所示,函数(f(x))的极大值点[是横轴的取值,不是纵轴的取值]有(x_0),(x_2),(x_4),对应的极大值[是纵轴的取值,不是横轴的取值]有(f(x_0)),(f(x_2)),(f(x_4));
函数(f(x))的极小值点[是横轴的取值,不是纵轴的取值]有(x_1),(x_3),对应的极小值[是纵轴的取值,不是横轴的取值]有(f(x_1)),(f(x_3));
研究抓手
就像我们要给学生的颜值打分,自然必须要求其素颜,不能化妆,所以一般借助原函数(f(x))的导函数(f'(x))的正负来研究其单调性和极值情况。