在2013年的全国普通高等学校招生统一考试中,数学新课标I卷理科第12题是一道综合性较强的题目,考查了考生对函数性质的理解以及灵活运用的能力。以下是这道题目的详细解析。
题目描述:
已知函数f(x) = x^3 - 3x + 1,求该函数在区间[-2, 2]上的最大值和最小值。
解题思路:
1. 确定函数定义域:
函数f(x) = x^3 - 3x + 1是一个三次多项式函数,其定义域为全体实数。题目已经给出了考察区间[-2, 2],因此我们需要在这个区间内寻找函数的最大值和最小值。
2. 计算导数并求极值点:
首先计算函数的一阶导数:
\[
f'(x) = 3x^2 - 3
\]
令f'(x) = 0,得到:
\[
3x^2 - 3 = 0 \implies x^2 = 1 \implies x = \pm 1
\]
因此,函数在x = -1和x = 1处可能存在极值。
3. 判断极值类型:
计算二阶导数以判断极值类型:
\[
f''(x) = 6x
\]
当x = -1时,f''(-1) = -6 < 0,说明函数在x = -1处取得极大值;
当x = 1时,f''(1) = 6 > 0,说明函数在x = 1处取得极小值。
4. 计算极值点对应的函数值:
\[
f(-1) = (-1)^3 - 3(-1) + 1 = -1 + 3 + 1 = 3
\]
\[
f(1) = (1)^3 - 3(1) + 1 = 1 - 3 + 1 = -1
\]
5. 比较端点与极值点的函数值:
在区间[-2, 2]上,还需比较端点x = -2和x = 2的函数值:
\[
f(-2) = (-2)^3 - 3(-2) + 1 = -8 + 6 + 1 = -1
\]
\[
f(2) = (2)^3 - 3(2) + 1 = 8 - 6 + 1 = 3
\]
6. 得出结论:
综合上述计算结果,在区间[-2, 2]上,函数的最大值为3(分别出现在x = -1和x = 2处),最小值为-1(分别出现在x = -2和x = 1处)。
通过以上步骤,我们成功解决了这个问题,并明确了函数在给定区间内的最大值和最小值。希望此解析能帮助同学们更好地理解和掌握此类问题的解决方法。