首先,我们求出函数$f(x) = x^3 + 3x^2 - 9x + 1$的导数$f^{\prime}(x)$,有
$f^{\prime}(x) = 3x^2 + 6x - 9$
为了找出函数的单调区间,我们需要解方程$f^{\prime}(x) = 0$,即
$3x^2 + 6x - 9 = 0$
解得
$x = -3, \quad x = 1$
接下来,我们分析$f^{\prime}(x)$的符号:
* 当$x < -3$时,$f^{\prime}(x) = 3x^2 + 6x - 9 > 0$,所以$f(x)$在区间$(-\infty, -3)$上单调递增;
* 当$-3 < x < 1$时,$f^{\prime}(x) = 3x^2 + 6x - 9 < 0$,所以$f(x)$在区间$(-3, 1)$上单调
递减;* 当$x > 1$时,$f^{\prime}(x) = 3x^2 + 6x - 9 > 0$,所以$f(x)$在区间$(1, +\infty)$上单调递增。
因此,函数$f(x)$的单调递增区间为$(-\infty, -3)$和$(1, +\infty)$,单调递减区间为$(-3, 1)$。
最后,我们求出函数的极值:
* 在$x = -3$处,由于函数由递增变为递减,所以$f(-3)$是极大值,计算得$f(-3) = (-3)^3 + 3(-3)^2 - 9(-3) + 1 = 27 + 27 + 27 + 1 = 82$;
* 在$x = 1$处,由于函数由递减变为递增,所以$f(1)$是极小值,计算得$f(1) = 1^3 + 3(1)^2 - 9(1) + 1 = 1 + 3 - 9 + 1 = -4$。
综上,函数$f(x)$的单调递增区间为$(-\infty, -3)$和$(1, +\infty)$,单调递减区间为$(-3, 1)$,极大值为82,极小值为-4。