Задание 12. Наименьшее и наибольшее значение функции. ЕГЭ 2026 по математике профильного уровня
Средний процент выполнения: 80%
Ответом к заданию 12 по математике (профильной) может быть целое число или конечная десятичная дробь.
Алгоритм решения задания 12:
Прочитать условие и определить, какую функцию и на каком промежутке требуется исследовать.
Найти область допустимых значений функции, если она не задана явно.
Вычислить производную функции.
Найти критические точки: точки, где производная равна нулю или не существует.
Отобрать из критических точек те, которые принадлежат рассматриваемому промежутку.
Определить значения функции в критических точках и на концах промежутка (если они включены).
Сравнить полученные значения и установить наибольшее и/или наименьшее.
Сформулировать ответ в соответствии с вопросом задачи.
Подпишись на суперполезные материалы
Задачи для практики
Задача 1
Найдите наименьшее значение функции $y={2} / {3}x√ {x}-6x+2$ на отрезке $[28; 36]$.
Решение
Функция $y(x)$ определена, непрерывна и дифференцируема на промежутке $[28; 36]$. $y'={2} / {3}⋅{3} / {2}√ {x}-6=√ {x}-6$. $y'=0$ при $x=36$.Так как $y'<0$ на промежутке $[28; 36]$, то функция $y={2} / {3} x√ {x}-6x+2$ является убывающей, следовательно, наименьшее значение принимает в правом конце отрезка $[28; 36]$. $y(36)={2} / {3}⋅ 36⋅√ {36}-6⋅36+2=144-216+2=-70$.
Задача 2
Найдите точку максимума функции $y=3^{9x-x^2}$.
Решение
В силу возрастания функции $y=3^t$ точки максимума функций $y=3^{9x-x^2}$ и $y=9x-x^2$ совпадают. Точка максимума функции $y=9x-x^2$ — это абсцисса вершины параболы, ветви которой направлены вниз, то есть ${-9} / {-2}=4{,}5$. Значит, $x=4{,}5$ — точка максимума функции $y=3^{9x-x^2}$.
Задача 3
Найдите наибольшее значение функции $y=(4-x)e^{x-3}$ на отрезке $[1; 9]$.
Решение
$y'=-e^{x-3}+(4-x)e^{x-3}=e^{x-3}(-1+4-x)=(3-x)e^{x-3}$. $y'=0$ при $x=3$. Знак производной $y'$ совпадает со знаком выражения $3-x$. Наибольшее значение на отрезке $[1; 9]$ функция принимает в точке максимума, то есть при $x=3$ (см. рис. ). $y(3)=(4-3)e^{3-3}=1$.
Задача 4
Найдите точку максимума функции $y=x^3-8x^2+13x+4$.
Решение
$y'=3x^2-16x+13$. Находим стационарные точки из условия $y'=0$: $3x^2-16x+13=0$, откуда $x=1$, $x={13} / {3}$. Производная меняет знак с плюса на минус в точке $x=1$, значит, эта точка является точкой максимума (см. рис. $$).
Задача 5
Найдите точку максимума функции $y=(x-3)^2(x-4)+11$.
Решение
$y'=2(x-3)(x-4)+(x-3)^2=(x-3)(2x-8+x-3)= (x-3)(3x-11)$. $y'=0$ при $x=3$ и $x={11} / {3}$.
Задача 6
Найдите точку минимума функции $y=(5-x)e^{5-x}$.
Решение
$y'=-e^{5-x}-(5-x)e^{5-x}=e^{5-x}(-1-5+x)=(x-6)e^{5-x}$. $y'=0$ при $x=6$, $y'<0$ при $x<6$, $y'>0$ при $x>6$. При переходе через точку $x=6$ производная меняет знак с минуса на плюс, следовательно, $x=6$ — точка минимума функции.
Задача 7
Найдите наибольшее значение функции $y=√ {20-8x-x^2}$.
Решение
$√ {20-8x-x^2}=√ {36-(x+4)^2}$. Подкоренное выражение неотрицательно при любом допустимом значении $x∈$ и принимает наибольшее значение, равное $36$, при $x=-4$. Наибольшее значение арифметический корень принимает при наибольшем значении подкоренного выражения, значит, наибольшее значение функции $y=√ {20-8x-x^2}$ равно $√ {36}=6$.
Задача 8
Найдите точку максимума функции $y=\log_3(12-x^2-4x)+10$.
Решение
Функция определена для всех значений переменной $x$, при которых выражение, стоящее под знаком логарифма, положительно. Решая неравенство $12-x^2-4x>0$, находим область определения функции $y=\log_3(12-x^2-4x)+10$:
$x^2+4x-12<0$, $(x+6)(x-2)<0$, откуда $-6
Задача 9
Найдите точку минимума функции $y=(4x^2-48x+48)e^{x-48}$.
Решение
$y'=(8x-48)e^{x-48}+(4x^2-48x+48)e^{x-48}=(4x^2-40x)e^{x-48} =4x(x-10)e^{x-48}$. $y'=0$ при $x=0$, $x=10$.
Задача 10
Найдите точку максимума функции $y=(5x-7)\cos x-5\sin x+3$, принадлежащую промежутку $(0;{π} / {2})$.
Решение
$y'=5\cos x-(5x-7)\sin x-5\cos x=-(5x-7)\sin x$. $y'=0$ при $x=1{,}4∈(0; {π} / {2})$ ($\sin x≠0$ на заданном промежутке). При переходе через точку $x=1{,}4$ производная меняет знак с плюса на минус, следовательно, $x=1{,}4$ — точка максимума (см. рис. $$).
Задача 11
Найдите точку максимума функции $y=\ln(x+6)-4x+11$.
Решение
Область определения функции $(-6; +∞)$. $y'={1} / {x+6}-4={-4x-23} / {x+6}$. $y'=0$ при $-4x-23=0$, $x=-5{,}75$. $-5{,}75∈(-6; +∞)$. При переходе через точку $x=-5{,}75$ производная меняет знак с плюса на минус, значит, $x=-5{,}75$ — точка максимума (см. рис. ).
Задача 12
Найдите точку максимума функции $y={x^2+4} / {x}$.
Решение
$y=-y={x^2+4} / {x}$
Воспользуемся правилом дифференцирования частного: $(f/g)'={f'·g-f·g'}/{g^2}$
$y'={2x·x-(x^2+4)·1}/{x^2}={x^2-4}/{x^2}$
$y'=0; {x^2-4}/{x^2}=0$
$x^2-4=0$
$x^2=4$
$x_1=2, x_2=-2, x≠0$
$x_{max}=-2$
Задача 13
Найдите наибольшее значение функции $y=√ {240-8x-x^2}$ на отрезке $[-18;10]$.
Решение
Преобразуем подкоренное выражение: $240-8x-x^2 = -(x^2+8x-240) = -((x+4)^2-16-240) = 256-(x+4)^2$. Поэтому $y = √{256 - (x + 4)^2}$.
Так как $(x + 4)^2 ≥ 0$, то $y$ принимает наибольшее значение, если $(x + 4)^2 = 0$, то есть при $x = -4$. Точка $x = -4$ принадлежит заданному промежутку [-18; 10]. Это наибольшее значение равно $√{256} = 16$.
Задача 14
Найдите наименьшее значение функции $y=x^5-5x^3-270x$ на отрезке $[0 ;5]$.
Решение
Заметим, что заданная функция определена и дифференцируема при любом значении $x$.
1. Находим $y′$, пользуясь правилами дифференцирования и формулой производной степенной функции: $y′ = 5x^4 - 15x^2 - 270$.
2. Решаем уравнение $y′ = 0$. Сделаем подстановку $x^2 = t (t ≥ 0)$, получим уравнение $5t^2 - 15t - 270 = 0$ или $t^2 - 3t - 54 = 0$.
$t_1 = -6, t_2 = 9$.
$t_1 = -6$ не удовлетворяет условию $t ≥ 0$. Уравнение $x^2 = 9$ имеет два корня $x_1 = -3, x_2 = 3$. На промежуток (0; 5) попадает лишь одно число $x = 3$. Получаем единственную стационарную точку.
3. Найдем знак производной на двух промежутках (0; 3) и (3; 5), на которые точка $x = 3$ разбивает интервал (0; 5). Для этого найдем значения производной в точке $x = 1$ из первого интервала, и в точке $x = 4$ из другого интервала.
$y′(1) = 5·1^4 - 15·1^2 - 270 = 5 - 15 - 270 < 0$,
$y′(4) = 5·4^4 - 15·4^2 - 270 = 1280- 240 - 270 > 0$.
Производная меняет знак с "минуса" на "плюс" при переходе через точку $x = 3$. Следовательно, эта точка является точкой минимума и в ней функция достигает наименьшего значения.
$y(3) = 3^5 - 5·3^3 - 270·3 = 243-135-810 = -702$.
Задача 15
Найдите наименьшее значение функции $y=-2\ln(x+3)^5+10x$ на отрезке $[-2{,}5 ;-1]$.
Решение
Областью определения функции является интервал $(-3; +∞)$, на котором она дифференцируема. Отрезок $[-2.5; -1]$ принадлежит области определения.
Отметим, что по свойству логарифмов $ln(x + 3)^5 = 5 ln(x + 3)$, поэтому заданная функция имеет вид $y = -10 ln(x + 3) + 10x$.
1. Находим $y′$, пользуясь правилами дифференцирования и формулами производной степенной и логарифмической функций:
$y′ = {-10}/{x+3} + 10 = {-10 + 10x + 30}/{x + 3} = {10 x + 20}/{x + 3} = {10(x + 2)}/{x + 3}, y′ = {10(x + 2)}/{x + 3}$.
2. Заметим, что $y′ = 0$ при $x = -2$. Получаем единственную стационарную точку. $-2 ∈ [-2.5; -1]$.
3. Так как $x + 3 > 0$ в области определения, то $y′ < 0$ при $-2.5 < x < -2, y′ > 0$ при $-2 < x < -1$. Производная меняет знак с «минуса» на «плюс» при переходе через точку $x = -2$. Следовательно, эта точка является точкой минимума и в ней функция достигает наименьшего значения.
$y(-2) = -10 ln(-2 + 3) + 10 · (-2) = -20$, так как $ln 1 = 0$.
Задача 16
Найдите точку минимума функции $y={x-8} / {x^2+225}$.
Решение
Заметим, что заданная функция определена и дифференцируема при любом значении $x$. Найдём стационарные точки и выберем ту из них, при переходе через которую, производная меняет знак с "минуса" на "плюс".
1. Находим $y′$, пользуясь формулой производной частного двух функций и правилом дифференцирования степенной функции:
$y′ = {(x-8)′·(x^2+225)-(x^2+225)′·(x-8)}/{(x^2+225)^2}$.
$y′ = {x^2+225-2x·(x-8)}/{(x^2+225)^2}={x^2+225-2x^2+16x}/{(x^2+225)^2}$.
$y′ = {-x^2+16x+225}/{(x^2+225)^2}$.
2. Решаем уравнение $y′ = 0, -x^2 + 16x+225 = 0, x^2-16x-225=0, x_{1,2} = 8±√{64+225}=8±√{289}=8±17, x_1=-9, x_2=25$. Получаем две стационарные точки.
3. Знак производной совпадает со знаком квадратного трёхчлена $-x^2 +16x+225$. Графиком этого трёхчлена является парабола, ветви которой направлены вниз и корнями являются числа $-9$ и $25$.
Поэтому на промежутке $(-∞;-9)$ производная меньше нуля, на промежутке $(-9; 25)$ она больше нуля и на промежутке $(25;+∞)$ меньше нуля.
| (-∞;-9) | -9 | (-9; 25) | 25 | (25;+∞) | |
| y′ | - | + | - | ||
| y | ↘ | 0 | ↗ | 0 | ↘ |
Тем самым производная меняет знак с "минуса" на "плюс" при переходе через точку $x = -9$, которая и будет точкой минимума.
Задача 17
Найдите точку максимума функции $y=(5x-14)\sin x+5\cos x-4$, принадлежащую интервалу $({π} / {2};π)$.
Решение
Отметим, что функция дифференцируема на заданном интервале. Найдём стационарные точки на указанном интервале и выберем ту из них, в которой производная меняет знак с плюса на минус.
1. Находим $y′$, пользуясь правилами дифференцирования, формулами производной произведения функций, производной линейной, тригонометрической и степенной функций.
$y′ = (5x - 14)′·sin x + (sin x)′·(5x - 14) - 5 sin x$,
$y′ = 5 sin x + cos x(5x - 14) - 5 sin x = cos x(5x - 14)$.
2. Решаем уравнение $y′ = 0$. Так как $cos x < 0$ на заданном интервале, то $5x - 14 = 0, x = 2.8. {π}/{2} ≈ 1.57, π ≈ 3.14$, поэтому $2.8 ∈ ({π}/{2}; π)$.
3. $cos x < 0$ на заданном интервале, поэтому знак производной совпадает со знаком выражения $y = -(5x -14) = -5x+ 14. -5x+ 14 > 0$ при $x < 2.8, -5x + 14 < 0$ при $x > 2.8$, поэтому производная $y′$ имеет знак "плюс" при $x < 2.8$ и знак "минус" при $x > 2.8$.
Следовательно, точка $x = 2.8$ будет точкой максимума.
Задача 18
Найдите наименьшее значение функции $y=2e^{2x}-10e^x+8$ на отрезке $[0;1]$.
Решение
Заметим, что заданная функция определена и дифференцируема при любом значении x. Наименьшее значение функции на отрезке $[0; 1]$ равно наименьшему из всех значений функции в стационарных точках интервала $(0; 1)$ и концах отрезка $[0; 1]$.
1. Находим $y′$, пользуясь правилами дифференцирования и формулами производной сложной и показательной функций: $y′ = 4e^{2x} - 10e^x = 2e^x(2e^x - 5). y′ = 2e^x(2e^x - 5)$.
2. Находим стационарные точки из условия $y′ = 0$. Так как $e^x > 0$ для любого $x$, то $2e^x - 5 = 0, e^x = {5}/{2} = 2.5, x = ln 2.5$. Но, $1 < 2.5 < e$, поэтому $0 < ln 2.5 < 1, 0 < x < 1$.
Получили одну стационарную точку $x = ln 2.5$, которая принадлежит промежутку $(0; 1)$.
3. Знак производной совпадает со знаком функции $y = 2e^x - 5$. Эта функция возрастающая, поэтому при $x < ln 2.5$ её знак — «минус», а при $ln 2.5 < x < 1$ её знак — «плюс».
При переходе через точку $x = ln 2.5$ производная меняет знак с «минуса» на «плюс». Значит, $x = ln 2.5$ является точкой минимума и в ней достигается наименьшее значение (других точек экстремума нет, функция убывает при $x ≤ ln 2.5$ и возрастает при $x ≥ ln 2.5$, поэтому значение на концах отрезка можно не искать).
4. $y(ln 2.5) = 2e^{2·ln 2.5} - 10e^{ln 2.5} + 8, y(ln 2.5) = 2 · (2.5)^2 - 10 · 2.5 + 8 = 12.5 - 25 + 8 = -4.5$.
Задача 19
Найдите наибольшее значение функции $y=\ln(4-2x)+2x-7$ на отрезке $[0;1,7]$.
Решение
Областью определения этой функции будет интервал $(-∞; 2)$, в каждой точке которого функция дифференцируема, причём отрезок $[0; 1.7]$ целиком лежит в области определения.
1. Находим $y′$, пользуясь правилами дифференцирования, формулами производной сложной и логарифмической функций:
$y′ = {1}/{4 - 2x} · (4 - 2x)′ + (2x)′ - (7)' = {-2}/{4-2x} + 2 = {2x - 3}/{x - 2}$.
$y′ = {2x - 3}/{x - 2}$.
2. Находим стационарные точки из условия $y′ = 0. {2x - 3}/{x - 2} = 0,$
$2x - 3 = 0,$
$x = {3}/{2}$.
Получили одну стационарную точку $x = {3}/{2}$, которая принадлежит промежутку $(0; 1.7)$.
3. Знак производной совпадает со знаком квадратного трёхчлена $(2x - 3)(x - 2) = 2x^2 - 7x + 6$. Его графиком является парабола, ветви которой направлены вверх, и корнями являются числа ${3}/{2}$ и $2$. Поэтому при $0 < x < {3}/{2}$ его знак «плюс», а при ${3}/{2} < x < 1.7$ знак «минус».
При переходе через точку $x = {3}/{2}$ производная меняет знак с «плюса» на «минус». Значит, $x = {3}/{2}$ является точкой максимума и в ней достигается наибольшее значение (так как других точек экстремума нет).
4. $y({3}/{2}) = ln (4 - 2 · {3}/{2}) + 2 · {3}/{2} - 7 = ln 1 + 3 - 7 = -4$.
Задача 20
Найдите наименьшее значение функции $y=-4x-4\cos x+5$ на отрезке $[- {π} ;0]$.
Решение
Заметим, что заданная функция непрерывна на отрезке $[-π; 0]$ и дифференцируема на интервале $(-π; 0)$. Наименьшее её значение на отрезке $[-π; 0]$ равно наименьшему из всех значений функции в стационарных точках интервала $(-π; 0)$ и концах отрезка $[-π; 0]$.
1. Находим $y′$, пользуясь правилами дифференцирования и формулами производных тригонометрических функций:
$y′ = -4 + 4 sin x = -4(1 - sin x), y′ = -4(1 - sin x)$.
2. Заметим, что $sin x < 0$ на интервале $(-π; 0)$. Поэтому $1 - sin x > 1$ и $-4(1 - sin x) < 0$. Следовательно, на нём $y′ < 0$ и функция $y=-4x - 4 cos x + 5$ убывает.
3. Наименьшее значение функции будет на правом конце промежутка, то есть в точке $x = 0$.
$y(0) = -4 · 0 - 4 cos 0 + 5 = -4 + 5 = 1$.
Рекомендуемые курсы подготовки
- Узнаешь, как выглядят графики функций.
- Разберешься, как по данному графику определить, какая функция задана.
- Научишься решать все прототипы 11 задания профильной математики.
- Получишь море полезных материалов.
на бесплатном курсе Турбо ЕГЭ