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函数是中学数学教学的主线,是中学数学的核心内容,也是整个高中数学的基础。三角函数是一种重要的函数,三角函数的最值问题包括了对三角函数的概念、图像、性质及诱导公式、同角三角函数间基本关系式、两角和差以及倍角公式的考查,是函数思想的具体体现,有广泛的实际应用,一直是高考命题的热点。我们从以下五个方面举例介绍求三角函数的最值。
一、利用 化为只含有一
个角的三角函数式
1.利用辅助角公式
例1,求函数f(x)=sinx+ cosx的最值。
解:f(x)=2( sinx+ cosx)=2sin(x+ )
∴ f(x)max=2,f(x)min=-2。
2.对高次的先“降幂”再化简,如“齐二次”。
降幂公式:
例2,求函数f(x)= sin2x+ sinxcosx+1的最值。
解:f(x)= · + sin2x+1=
当sin(2x- )=1时,f(x)max= 。
当sin(2x- )=-1时,f(x)min= 。
二、利用给定区间二次函数的性质——形如y=at2+bt+c二次函数的最值
关键:换元、配方,注意新变量的取值范围。
例3,求函数y=cos2x+cosx-2的最值。
解:y=(cosx+ )- 。
令t=cosx,t∈[-1,1],则:y=(t+ )2- 。
当t=- 即cosx=- 时,ymin=- 。
当t=1即cosx=1时,ymax=0。
三、求由sinx cosx,sinxcosx组成的三角函数的最值
关系:(sinx cosx)2=1 2sinxcosx ——换元。
例4,求函数y=sinxcosx+sinx+cosx的最大值。
解:令t=sinx+cosx= sin(x+ ),t∈[ , ],
则sinxcosx= ,y= +t= (t+1)2-1。
∴当t= 时,ymax= 。
四、利用三角函数的有界性
1.利用|sinx|≤1或|cosx|≤1——形如y= (y=
函数最值
关键:用y表示cosx或sinx(反解法)。
例5,求y= 的最值。
解:ycosx+2y=3cosx+1,(y-3)cosx=1-2y。
∵y≠3(提问:为什么?)
∴cosx= 。
∵|cosx|≤1,则 ≤1。
∴-2≤y≤ ,即ymin=-2,ymax= 。
2.利用
例6,求函数 的最值。
解:原函数可变形为 ,即:
(其中 )
∵|sin(x- )|≤1,即 ≤1。平方整理得: ≤y≤0,故 , 。五、利用数形结合: 在单位圆上;斜率 。
例7,求函数 的最值。
解:原函数可变形为 。
这可看作点A(cosx,sinx)和B(-2,0)的直线的斜率,而A是单位圆x2+y2=1上的动点。由右图可知,过B(-2,0)作圆的切线时,斜率有最值。由几何性質,得ymax= ,ymin= 。
一、利用 化为只含有一
个角的三角函数式
1.利用辅助角公式
例1,求函数f(x)=sinx+ cosx的最值。
解:f(x)=2( sinx+ cosx)=2sin(x+ )
∴ f(x)max=2,f(x)min=-2。
2.对高次的先“降幂”再化简,如“齐二次”。
降幂公式:
例2,求函数f(x)= sin2x+ sinxcosx+1的最值。
解:f(x)= · + sin2x+1=
当sin(2x- )=1时,f(x)max= 。
当sin(2x- )=-1时,f(x)min= 。
二、利用给定区间二次函数的性质——形如y=at2+bt+c二次函数的最值
关键:换元、配方,注意新变量的取值范围。
例3,求函数y=cos2x+cosx-2的最值。
解:y=(cosx+ )- 。
令t=cosx,t∈[-1,1],则:y=(t+ )2- 。
当t=- 即cosx=- 时,ymin=- 。
当t=1即cosx=1时,ymax=0。
三、求由sinx cosx,sinxcosx组成的三角函数的最值
关系:(sinx cosx)2=1 2sinxcosx ——换元。
例4,求函数y=sinxcosx+sinx+cosx的最大值。
解:令t=sinx+cosx= sin(x+ ),t∈[ , ],
则sinxcosx= ,y= +t= (t+1)2-1。
∴当t= 时,ymax= 。
四、利用三角函数的有界性
1.利用|sinx|≤1或|cosx|≤1——形如y= (y=
函数最值
关键:用y表示cosx或sinx(反解法)。
例5,求y= 的最值。
解:ycosx+2y=3cosx+1,(y-3)cosx=1-2y。
∵y≠3(提问:为什么?)
∴cosx= 。
∵|cosx|≤1,则 ≤1。
∴-2≤y≤ ,即ymin=-2,ymax= 。
2.利用
例6,求函数 的最值。
解:原函数可变形为 ,即:
(其中 )
∵|sin(x- )|≤1,即 ≤1。平方整理得: ≤y≤0,故 , 。五、利用数形结合: 在单位圆上;斜率 。
例7,求函数 的最值。
解:原函数可变形为 。
这可看作点A(cosx,sinx)和B(-2,0)的直线的斜率,而A是单位圆x2+y2=1上的动点。由右图可知,过B(-2,0)作圆的切线时,斜率有最值。由几何性質,得ymax= ,ymin= 。