求函数最小值的方法需根据函数类型和定义域选择合适的方法,以下是常见情形及对应解法:
一、二次函数($y = ax^2 + bx + c$)
顶点坐标为 $left( -frac{b}{2a}, fleft(-frac{b}{2a}right) right)$,其中对称轴为 $x = -frac{b}{2a}$。 - 若 $a > 0$,顶点为最小值点;若 $a < 0$,顶点为最大值点。
配方法
将函数配方为 $y = a(x - h)^2 + k$,直接读出最小值 $k$。
二、基本初等函数
单调性法
- 求导数 $f'(x)$,判断导数符号:
- $f'(x) > 0$ 区间为增函数,$f'(x) < 0$ 区间为减函数;
- 驻点($f'(x) = 0$)需通过二阶导数 $f''(x)$ 判断:
- $f''(x) > 0$ 为极小值,$f''(x) < 0$ 为极大值。
定义域边界法
对于闭区间 $[a, b]$,需比较 $f(a)$、$f(b)$ 及驻点处的值,取最小值。
三、分式与复合函数
分离常数法
对于形如 $y = frac{ax + b}{cx + d}$ 的函数,可通过分离常数转化为简单形式再求最值。
判别式法
对于形如 $y = frac{ax^2 + bx + c}{x^2 + px + q}$ 的函数,可设 $y = Ax + B + frac{C}{(x + frac{p}{2})^2 + D}$,通过判别式 $Delta leq 0$ 求最值。
换元法
通过代换简化函数形式,如 $y = x - sqrt{x - 1}$ 可设 $t = sqrt{x - 1}$ 转化后求最值。
四、特殊函数与区间
分段函数: 需分别求各段最值,再比较边界值; 不可导函数
示例:求 $y = x^3 - 3x + 2$ 在 $[-1, 2]$ 的最小值
1. 求导得 $y' = 3x^2 - 3$,驻点为 $x = pm 1$;
2. 计算 $f(-1) = 4$,$f(1) = 0$,$f(2) = 4$;
3. 比较得最小值为 $0$(在 $x = 1$ 处取得)。
注意事项
实际应用中需结合函数图像和单调性分析;
单调性法适用于可导函数,二次函数建议优先使用顶点公式法;
特殊函数建议通过换元或判别式法简化计算。