专题地图 › 导数的应用
2024 年贵州预赛
F3解答题导数的应用
求函数
f(x)=3x−6+9−x+26−5x
的最大值。
作答
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
解析
思路
先证明导数只有一个零点,再用带符号约束的代数方程隔离该点,给出最大值的精确表述。
解答
定义域为 [2,26/5]。在内部有
f′(x)=23x−63−29−x1−226−5x5,
而 f′′(x)<0,故 f 严格凹。又 f′(x)→+∞ 当 x→2+,f′(x)→−∞ 当 x→(26/5)−,因而存在唯一的 x0 使
3x0−63=9−x01+26−5x05.
这就是唯一最大值点。两次平方并保留上述符号条件,可得 x0 是多项式
1525x4−38060x3+329136x2−1139792x+1356016
在区间 (2.861,2.862) 内的唯一零点。所以原题的精确答案为
3x0−6+9−x0+26−5x0,
其数值为
x0≈2.861670227376824,f(x0)≈7.504667451147668.
复核
导数方程平方后还会产生 x≈3.633813516 这一伪根,它不满足未平方的导数方程,已排除。两端点值也都小于上述极大值。
方法总结
多个一次根式之和是凹函数;严格凹性负责唯一性,导数方程负责精确定位。消根时必须回代原方程排除伪根。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
用严格凹性证明唯一最大点,再用未平方导数方程定义它;根式数值繁杂,但不影响思路。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:用导数或作差看单调性、根式整体换元与等价变形
专题卡:求单调区间和最值:求导,列符号表,比较所有分点和端点