高中数学函数最值问题的常见求解方法(2)

2019-08-03 11:21

因此,当此点为三角形的重心时(这时?PAB、?PBC、?PAC面积相等),它到三边之积为最大.

例17:有矩形的铁皮,其长为30cm,宽为14cm,要从四角上剪掉边长为x cm的四个小正方形,将剩余部分折成一个无盖的矩形盒子,问x为何值时,矩形盒子容积最大,最大容积是多少?

解析:依题意,矩形盒子底边长为(30?2x) cm,底边宽为(14?2x) cm,高为x cm.

?盒子容积V=(30?2x)(14?2x)x?4x(15?x)(7?x)x (显然:15?x?0、7?x?0、

x?0)

设V?4(15a?ax)(7b?bx)x (a?0,b?0) 要用均值不等式.则 ab?a?b?1?0?13a?b? 解得:,,x?3.从而 ?44?15a?ax?7b?bx?xV?6415x213x(?)(?)x?576 344443故矩形盒子的最大容积为576 cm. 也可:令V?44(15a?ax)(7?x)bx或V?(15?x)(7a?ax)bx abab注意:均值不等式应用时,要注意等号成立的条件(一正二定三相等),当条件不满足时要灵

活运用拆项、凑项、凑系数、平方等技巧凑配系数,适当时可以用待定系数法来求. 例18:已知sin2??sin2??sin2??1(?、?、?均为锐角),那么cos?cos?cos?的

最大值等于__________

解析:因?、?、?均为锐角,所以cos?cos?cos??cos2?cos2?cos2?

cos2??cos2??cos2?31?sin2??1?sin2??1?sin2?326 ?()?()?339当且仅当sin??sin??sin??2221时取等号,故cos?cos?cos?的最大值为326. 9ab??的最小值(a、b?R). 22sinxcosxab?解析: y??a?acot2x?b?btan2x?a?b?2abtan2xcot2x 22sinxsinx例19:求函数y? ?a?b?2ab

当且仅当actg2x?btg2x 即 tgx?2a时,函数y取得最小值a?b?2ab b六、单调性法

(一)利用若干次“?”(或“?”)求函数的最值 例20:求函数y?11??在(0,)内的最小值. sinxcosx2解析:y?当x?11sinx?cosx222?????22 sinxcosxsinxcosxsinxcosxsin2x?4时,sinx?cosx,sin2x?1.上式中的两个 “?”中的等号同时成立,所以

y?22是 “精确的”不等式.因而 ymin?22

另:此题还可用换元t?sinx?cosx以及函数单调性来判断 (二)形如y?xb?的函数的最值 ax(1) a?0,b?0时,函数在(??,?ab]内递增,在[?ab,0)内递减, 在(0,ab]内递减,在[ab,??)内递增. (2) a?0,b?0时,函数在(??,?ab]内递减,在[?ab,0)内递增, 在(0,ab]内递增,在[ab,??)内递减. (3) a?0,b?0时,函数在(??,0)内递减,在(0,??)内递减. (4) a?0,b?0时,函数在(??,0)内递增,在(0,??)内递增.

1的最值.

16sin2xcos2x11222?sin2x?解析:函数y?4sinxcosx?

16sin2xcos2x4sin22x11124令t?sin2x,则t?[0,1],于是 y?t?在(0,]内递减,在[,1]内递增.

t221122所以当t?,即sinxcosx?时,ymin?1;无最大值.

82例21:求函数y?4sinxcosx?222sinx?cos2x例22:求函数y?的最大值.

1?sinx

sin2x?2sinx?1(sinx?1)2?2?2??(sinx?1)?() 解析:y?sinx?1sinx?1sinx?1令sinx?1?t,则0?t?2,函数y?t??2在(0,??)内递增.所以在(0,2]内也t是递增的.当t?2,即sinx?1时,ymax?1. 七、平方开方法

例23:已知a、b是不相等的正数,求函数y?的最值.

解析:因a、b是不相等的正数,cosx与sinx不能同时为0,故y?0.

acos2x?bsin2x?asin2x?bcos2x(a?b)2?y?a?b?2sin22x?ab

42当sin2x?1时,y2max?2(a?b),ymax?222(a?b)

a?b

当sin2x?0时,y2min?a?b?2ab,ymin?八、数形结合法

有些代数和三角问题,若能借助几何背景和几何直观而求其最值,常能受到直观明快,化难为易的功效. 例24:求函数y?4sinx?1的最值.

3cosx?6114(sinx?)sinx?4,只需求函数u?4的最值. 解析:将函数式变形为y?3(cosx?2)cosx?2把u看成两点A(2,),B(cosx,sinx)连线的斜率,(B即为单位圆上的点), 则当直线AB为单位圆的切线时,其斜率为最大或最小.

设过A点的单位圆的切线方程为y?1411?k(x?2),即 kx?y??2k?0. 441?2k|35?1,解得:k1?,k2??.从而函数 则圆心到切线的距离为44121?k2|最大值为ymax?43455??1;最小值为ymin??(?)??. 343129九、利用二次函数的性质

例25:设x?0,y?0且x?2y?12,求当x、y为何值时,u?log1(8xy?4y?1)取

32得最大值和最小值,并求出最大值和最小值. 解析:由x?2y?11,得x??2y 221?u?log1[8(?2y)y?4y2?1]?log1(?12y2?4y?1)

3321142由x?0,y?0且x?2y?可得0?y?,从而1??12y?4y?1?(当y?0时

2341左边取“=”号,y?时右边取“=”号),由对数函数的图象及其性质,即

61141当x?、y?时,umin?log1();当x?、y?0时,umax?0.

33662例26:求函数y?3cosx?2?cos2x的最值.

解析:y?31?cos2x?3cosx?1??2(cosx?)2?

481?cosx?1. 2要使y有意义,必须有?cos2x?3cosx?1?0,即

故 当cosx?3112时,ymax? ;当cosx?(或1)时,ymin?0. ?4284例27:求函数y?2?4msinx?cos2x的最值.

解析:y?2?4msinx?(1?2sinx)?2(sinx?m)?1?2m 因为|sinx|?1,结合二次函数图象及其性质:

当m?(??,?1]时,ymax?3?4m,ymin?3?4m. 当m?[?1,0]时,ymax?3?4m,ymin?1?2m. 当m?[0,1]时,ymax?3?4m,ymin?1?2m. 当m?[1,??)时,ymax?3?4m,ymin?3?4m. 十、放缩法

?例28:若a、b、c?R,且a?b?c?3,则a?1?b?1?c?1的最大值是( )

22222解析:a?1?2?(a?1)?2a?3? 22

同理,b?1?2?b?3c?3,c?1?2?. 22a?3b?3c?3???6 222三式相加,a?1?2?b?1?2?c?1?2?即

a?1?b?1?c?1?32

c?1?2 即a?b?c?1时取等号.

当且仅当a?1?b?1?十一、导数法

例29:求函数f(x)?x3?x2?x?3在[?3,3]上的最值

/2解析:f(x)?3x?2x?1?(3x?1)(x?1)?0,得x?1或x??1 3122f()?2,f(?1)?4,f(?3)??12,f(3)?36 327所以函数最大值为36,最小值为?12

注意:要求三次及三次以上的函数的最值,以及利用其他方法很难求的函数的最值,通常都用该方法,导数法往往就是最简便的方法,应该引起足够重视. 例30:求函数f(x)?2x?1?6?x的最值 解析:函数的定义域为[1,6],f(x)?/1x?1?126?x

f/(x)?0?1?x?5;f/(x)?0?5?x?6,又f(x)是[1,6]上的连续函数

故有f(x)在[1,5]上递增,在[5,6]上递减.f(1)?5,f(5)?5,f(6)?25 故函数最大值为5,最小值为5

当然,解最值问题的方法远远不止这些,例如,还有复合函数法,反函数法等等,这里只是对求最值问题的方法作一个部分的归纳.就是一道题目里面,有时也是几种方法并用,如例7就用到了换元法和单调性法,例12就用到了三角换元法和重要不等式法,例17用导数法甚至更为简单.解函数的最值问题,关键还在具体问题,具体分析,具体处理.


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