高中数学巧构造,妙解题(5)

2019-03-22 14:59

例5. 求y?sinx?2(0?x??)的最小值。 sinx2(0?u?1)。 u解:设u?sinx,则y?u?从图2中可以看到y?u?来证明这一结论)。

2在区间(0,1]上是减函数(也可以利用函数的单调性定义u

?当u?1时,ymin?1?2?3 1[点评]若由sinx?22?2sinx??22,可得最小值22是错误的。 sinxsinx这是因为当等号成立时,sinx?即sinx?2, sinx1(0?x??)就可以用不sinx2?1是不可能的。若把此题改为y?sinx?等式法求解了,同学们不妨琢磨一下。

五、利用sin?与cos?之间的关系

例6. 求函数y?sinx?cosx?sinxcosx的最大值和最小值。

解:设t?sinx?cosx?2sin(x?),

4?1?t2则?2?t?2,且sinxcosx?。

21?t21??(t?1)2?1, 由于y?t?22故当t=1时,ymax?1;当t??2时,ymin??2?1。 2[点评]sin??cos?,sin??cos?,sin?cos?这三者之间有着相互制约,不可分割的密切联系。sin?cos?是纽带,三者之间知其一,可求其二。令t?sinx?cosx换元后依题意可灵活使用配方法、重要不等式、函数的单调性等方法来求函数的最值。应该注意的是求三角函数的最值方法有多种,像配方法、不等式法等,这里不再赘述,有兴趣的同学不妨自己探讨一下。

练一练:

1. 求函数y?2sinx(sinx?cosx)的最大值和最小值。

22. 求函数y?3?cosx?sinx的最大值和最小值。

3. 已知x???????,?,求函数y?(sinx?1)(cosx?1)的最大值和最小值。 ?62?2?1,ymin?1?2

2答案:1. ymax?(提示:由y?2sinx?2sinxcosx?1?cos2x?sin2x?2. ymax?4,ymin?2sin(2x?)?1)

4?7 422(提示:由y?3?cosx?(1?cosx)?cosx?cosx?2?(cosx?)?1227) 43. ymax?3?222?3,ymin? 242(提示:令t?sinx?cosx,则sin2x?t?1。

3???2x???,??,??t2?1?1,

2?3?解得

3?1?t?2。 2t2?11?t?1?(t?1)2,容易求解) 于是y?sinxcosx?sinx?cosx?1?22三角问题的非三角化解题策略

对待三角问题,常规思路是运用三角知识及公式顺水推舟式的解析,自然而合理。其实,三角问题与相关知识的联系是十分密切的,在解题时,若能激活联想,发散思维,不少三角问题的解决途径是比较新奇和有趣的,正所谓三角问题的非三角化解题策略。这里剖析数例,以作欣赏。

一. 平几化策略

发挥平面图形的功能,以平面图形为载体,挖掘三角背景下的问题实质,使三角问题在平面图形的直观导引下得到解决。

例1. 已知△ABC的三个内角适合sin2A=sinB(sinB+sinC),求证:∠A=2∠B。

证明:如图1,联想平几知识中的切割线定理求解。延长CA到D,使AD=AB=c, 则CD=b+c。

由于sin2A=sinB(sinB+sinC), 所以a2=b(b+c), 即BC2=AC2CD,

所以BC切过A、B、D的圆于点B, 所以∠ABC=∠ADB。 因为AB=AD, 所以∠ABD=∠ADB,

所以∠CAB=∠ABD+∠ADB=2∠ABC,得证。 二. 对称化策略

利用互余三角函数间的特殊关系,以问题结构特征为出发点,通过构造“相似”结构式子,建立对称关系,开避解题坦途。

例2求cos210°+cos250°-sin40°sin80°的值。 解:设x=cos210°+cos250°-sin40°sin80°,

y=sin210°+sin250°-cos40°cos80°, 则x+y=2-cos40°;

x?y?cos20??cos100????1?cos40?。 21 2联立解得x?3,即为所求结果。 4三. 线圆化策略

直线与圆是数学中的平常而重要的几何图形。从抽象的数学式子里提炼出线圆关系,使问题及字母讨论在直观的几何显示下不解自知。

例3 设方程sin2x-sin2x=2cos2x+m有实数解,试求m的取值范围。 解:原方程变形为: 3cos2x-2sin2x+2m+1=0。

观察知:点(cos2x,sin2x)在直线3x-2y+2m+1=0上,而点又在单位圆x2+y2=1上,所以这个点是直线与圆的交点。原方程有实数解,就是直线与圆有交点,所以根据圆心到直线的距离不大于半径关系得:

2m?13?(?2)22≤1。

整理得m2+m-3≤0, 解得

?1?13?1?13。 ≤m≤22四. 轨迹化策略

一图值千言。依题意构点挖掘点的轨迹,发挥“区域”优势,使隐藏的“关节”得以显

现,利用解析几何辅助问题获解。

?asin??bcos?≥0例4. 设a、b>0,且变量θ满足不等式组?,求sinθ的最大值。

?acos??bsin?≥0?x2?y2?1,?解设x=cosθ,y=sinθ,则不等式组等价于?bx?ay≥0,

?ax?by≥0。?原不等式呈现出鲜明的几何意义:动点(x,y)的运动区域是单位圆与二直线所围成的阴影区域。由此得sinθ的最大值就是阴影区域中的最高点的纵坐标,即(sinθ)

max=yM=

aa?b22

五. 曲线化策略

有些三角问题,抓住结构特征,依托曲线方程,巧妙地建构圆锥曲线模型,使问题在曲线性质的帮助下简捷求解。

cos4?sin4??例5 若α、β为锐角,且,求证α+β=。 ??1222sin?cos?解:构造A(cos2α,sin2α),B(sin2β,cos2β)两点,则A、B两点均在椭圆

y2x2??1上。根据圆锥曲线的切线知识知,经过点B的切线方程为x+y=1。显然sin2?cos2?点A的坐标适合切线方程,所以点A也是切点,从而知A、B两点为同一点。

即:cos2α=sin2β,sin2α=cos2β, 所以cosα=sinβ=cos(

?。 ?β)

2?。 2由题设条件α、β为锐角,不难得α+β=

一类求三角形面积的极值问题的解题思路与方法

问题:过点P?2,3?的直线与x轴、y轴的正半轴分别相交于点A,B,求?ABO的

面积最小值,以及此时所对应的直线方程。

解答这类问题的思路是:建立函数关系,利用有关函数的基本理论以及不等式的知识,求出目标函数的最值。

在研究函数的最值时,要注意函数的定义域对函数值的限制;在运用均值不等式求最值时,要注意取等号的条件是否具备。构造一元二次方程,利用一元二次方程有实数根时,判别式为非负数,求最值。

解答这类问题的常用解题方法如下:

一、 利用三角函数的有界性求解

解法1:设过点P?2,3?的直线方程为:?xay23?1,则??1,于是可设bab


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