在受限的区间上,最大值和最小值可能出现在驻点,也可能出现在端点。把所有候选点列出来,逐个代入函数,再比较。
候选点清单法
- 微分,解 dy/dx = 0。
- 只保留落在给定区间内的解。
- 把这些点和两个端点都代入函数。
- 最大的值是最大值,最小的值是最小值。
例题一:驻点在区间外
利润函数是 P(x) = −x² + 12x − 20,0 ≤ x ≤ 4,x 的单位是百件,P 的单位是百令吉。
P′(x) = −2x + 12 = 0,得 x = 6。它在区间 [0, 4] 之外,不是候选点。
候选点只有端点:P(0) = −20,P(4) = −16 + 48 − 20 = 12。最大利润是 x = 4 时的 12,在端点取得。如果停在 x = 6,就会写出 P(6) = 16,但这个值在限制范围内根本不可能出现。
例题二:数值相同
求 y = x³ − 9x² + 24x 在 0 ≤ x ≤ 5 内的最大值和最小值。
dy/dx = 3x² − 18x + 24 = 3(x − 2)(x − 4),所以 x = 2 或 x = 4,两个都在区间内。
| x | y = x³ − 9x² + 24x |
|---|---|
| 0(端点) | 0 |
| 2(驻点) | 8 − 36 + 48 = 20 |
| 4(驻点) | 64 − 144 + 96 = 16 |
| 5(端点) | 125 − 225 + 120 = 20 |
最大值是 20,在 x = 2 和 x = 5 都取得。最小值是 0,在 x = 0 取得。
x = 4 处的局部极小值是 16,但它不是区间内的最小值,因为端点 x = 0 的值更小。
会丢分的写法
常见的错误是:只给出驻点作为答案,没有检验端点。
| 步骤 | 错误 | 正确 |
|---|---|---|
| 候选点 | 只有驻点 | 区间内的驻点和两个端点 |
| 结论 | 「x = 2 时最大」 | 最大值是 20,在 x = 2 和 x = 5 取得 |
写出这张数值表。它向阅卷者证明,你检查过每一个候选点。
自测
求 f(x) = x³ − 6x² + 9x + 1 在 0 ≤ x ≤ 5 内的最大值和最小值。
答案
f′(x) = 3x² − 12x + 9 = 3(x − 1)(x − 3),所以 x = 1 或 x = 3。
f(0) = 1。f(1) = 1 − 6 + 9 + 1 = 5。f(3) = 27 − 54 + 27 + 1 = 1。f(5) = 125 − 150 + 45 + 1 = 21。
最大值是 x = 5 时的 21。最小值是 1,在 x = 0 和 x = 3 都取得。
接下来学什么
继续读负导数在模型中的意义,或者直接做综合练习。
想请老师检查你的候选点表格,可以了解线上一对一附加数学补习。