m例5 已知函数y=1-x+x+3的最大值为M,最小值为m,则的值为( )
M1
A. 42C. 2
1B. 23D. 2
【思路】 本题是无理函数的最值问题,可以先确定定义域,再两边平方,即可化为二次函数的最值问题,进而可以利用二次函数的最值解决.
??1-x≥0,
【解析】 由题意,得?
??x+3≥0,
所以函数的定义域为{x|-3≤x≤1}. 又两边平方,得y2=4+21-x·x+3 =4+2-xx+.
所以当x=-1时,y取得最大值M=22; 当x=-3或1时,y取得最小值m=2,∴选C
【讲评】 对于形如y=a-cx+cx+b的无理函数的最值问题,可以利用平方法将问题化为函数y2=(a+b)
+2a-cxcx+b的最值问题,这只需利用二次函数的最值即可求得.
6.数形结合法
数形结合法,是指利用函数所表示的几何意义,借助几何方法及函数的图像求函数最值的一种常用的方法.这种方法借助几何意义,以形助数,不仅可以简捷地解决问题,又可以避免诸多失误,是我们开阔思路、正确解题、提高能力的一种重要途径.因此,在学习中,我们对这种方法要细心研读,认真领会,并正确地应用到相关问题的解决之中.
??a,a≥b,
例6 对a,b∈R,记max|a,b|=?
?b,a
函数f(x)=max||x+1|,|x-2||(x∈R)的最小值是________.
【思路】 本题实质上是一个分段函数的最值问题.先根据条件将函数化为分段函数,再利用数形结合法求解. 【解析】
由|x+1|≥|x-2|,
1
得(x+1)2≥(x-2)2,所以x≥. 2
??
所以f(x)=?1
|x-2|,x<,??2
其图像如图所示.
1|x+1|,x≥,
2
1
由图形易知,当x=时,函数有最小值,
2
113
所以f(x)min=f()=|+1|=. 2227.导数法
设函数f(x)在区间[a,b]上连续,在区间(a,b)内可导,则f(x)在[a,b]上的最大值和最小值应为f(x)在(a,
b)内的各极值与f(a)、f(b)中的最大值和最小值.利用这种方法求函数最值的方法就是导数法.
例7 函数f(x)=x3-3x+1在闭区间[-3,0]上的最大值、最小值分别是________. 【思路】 先求闭区间上的函数的极值,再与端点函数值比较大小,确定最值.
【解析】 因为f′(x)=3x2-3,所以令f′(x)=0,得x=1(舍去).又f(-3)=-17,f(-1)=3,f(0)=1,比较得,f(x)的最大值为3,最小值为-17.
【讲评】 (1)利用导数法求函数最值的三个步骤:第一,求函数在(a,b)内的极值;第二,求函数在端点的函数值f(a)、f(b);第三,比较上述极值与端点函数值的大小,即得函数的最值.(2)函数的最大值及最小值点必在以下各点中取得:导数为零的点,导数不存在的点及其端点.
8.线性规划法
线性规划法,是指利用线性规划的基本知识求解函数最值的方法.线性规划法求解最值问题,一般有以下几步:(1)由条件写出约束条件;(2)画出可行域,并求最优解;(3)根据目标函数及最优解,求出最值.
例8 已知点P(x,y)的坐标同时满足以下不等式:x+y≤4,y≥x,x≥1,如果点O为坐标原点,那么|OP|的最小值等于________,最大值等于________.
【思路】 本题实质上可以视为线性规划问题,求解时,先找出约束条件,再画可行域,最后求出最值. 【解析】
?x+y≤4,由题意,得点P(x,y)的坐标满足?
?y≥x,
??x≥1.
画出可行域,如图所示.
由条件,得A(2,2),|OA|=22;
B(1,3),|OB|=10; C(1,1),|OC|=2.
故|OP|的最大值为10,最小值为2.