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遞增遞減與極值

高中 12 年級 · 微積分

觀念

xy極大 (−1, 2)極小 (1, −2)f′>0 遞增f′<0 遞減f′>0 遞增y = x³ − 3x-2-112-4-224O

f′>0f'>0 的區間函數遞增、f′<0f'<0 遞減;f′=0f'=0(或導數不存在)的點叫臨界點,導數由正轉負是極大、由負轉正是極小(一階導數檢定)。閉區間上的最大最小值只會出現在端點或臨界點,全部算出來比較即可。

例:f(x)=x3−3xf(x)=x^3-3x,f′(x)=3(x−1)(x+1)f'(x)=3(x-1)(x+1),在 x=−1x=-1 極大值 2、x=1x=1 極小值 −2-2;遞增區間 x<−1x<-1 與 x>1x>1。

這是所有最佳化問題(最大利潤、最小材料、最短時間)的標準解法。

例題

設 f(x)=x3−27x+2f(x) = x^{3}-27x+2,求 f(x)f(x) 的極大值。

看解法與答案

f′(x)=3x2−27=3(x+3)(x−3)f'(x) = 3x^{2}-27 = 3(x+3)(x-3),臨界點 x=−3,3x = -3, 3。

f′(x)f'(x) 是開口向上的二次式(首項係數 3>03 > 0),兩根外側為正、兩根之間為負:f′f' 在 x<−3x < -3 為正、−3<x<3-3 < x < 3 為負、x>3x > 3 為正:x=−3x = -3 處由增轉減是極大點。

極大值:f(−3)=(−3)3−27(−3)+2=−27+81+2=56f(-3) = (-3)^{3} - 27(-3) + 2 = -27 + 81 + 2 = 56。

答案: 5656

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