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摘 要:最值是高中数学内容重要部分之一,下面介绍了八种求最值的方法。它们分别是配方法、利用线性规划、利用基本不等式、利用导数、利用点到直线的距离公式、利用三角公式、利用三角函数的有界性、利用换元法求最值。
关键词:高中 数学 最值
在高中数学课本里面,最值求解是比较常见的题型,也是在高考中经常出现的。最值,通常分为最大值和最小值,是变量取值时的极端值,在高中数学中,与最大值或最小值有关的题目很多,类型复杂,本文例析求解最值问题的几种方法。
第一种:配方法
对于含二次三项式的有关问题,常常根据求解问题的要求,采用配方法来解决,对于含有二次三项式的函数,也常用配方法求最值。
例:求函数y= 5+4x-x2的最值。
分析:这是二次函数在定义域范围内求最值的问题,可用配方法。
解:∵y= 5+4x-x2= -(x-2)2+9显然,y1=5+4x-x2的最大值是9,故函数y= 5+4x-x2的最大值是3,且y≥0,∴函数y= 5+4x-x2的最大值是3,最小值是0。
第二种:利用简单的线性规划求解最值问题
例:设变量x,y满足约束条件 ,则z=3x-2y的最大值为( )。
A.0B.2
C.4D.6
解析:不等式组表示的平面区域如右图所示,当直线z=3x-2y过点B时,在y轴上截距最小,z最大,由B(2,2)知z的最大值为4。
第三种:利用基本不等式求最值
基本不等式是不等式中重要内容,是学习高中数学的桥梁,很多章节的内容都可以与基本不等式联系,利用基本不等式求最值时,一定要注意基本不等式适用的条件。
例:已知x>0,y>0,且 + =1,求x+y的最小值。
解:∵x>0,y>0, + =1,∴x+y=(x+y)( + )= + x+10≥6+10=16,当且仅当 = x时,上式等号成立,又 + =1,∴x=4,y=12时(x+y)的最小值为16。
第四种:利用导数求函数的最值
求函数的最值,最常用的方法是导数法,通过判断导数的符号来确定原函数的单调性,从而得到所求函数的最值。
例:当x∈[-4,4]时,函数f(x)=x3-3x2-9x+1的最小值和最大值分别为( )。
A.-75,-19 B.-75,6
C.-26,6 D.-19,6
分析:求出函数f(x)在区间[-4,4]上的极大值和极小值,分别与端点值f(-4),f(x)进行比较,其中最大的为最大值,最小的为最小值。
解:因为f(x)=x3-3x2-9x+1,所以f`(x)=3x2-6x-9=3(x-3)(x+1),则当-4≤x<-1或3<x≤4时,f`(x)>0,函数f(x)单调递增;当-1<x<3时,f`(x)<0,函数f(x)单调递减。所以f(x)的极大值为f(-1)=6,极小值为f(3)=-26,又因为f(-4)=-75,f(4)=-19,所以函数f (x)的最大值为6,最小值为-75。故选B。
第五种:距离中的最值问题
第六种:利用三角公式求距离的最值
三角函数的求值中,通常利用正弦函数或余弦函数的有界性求三角函数的最值,而三角函数中求距离最值是三角函数中常见的问题,是高考的一个重要考点,三角函数中距离的最值问题,通常需要通过三角公式和三角函数的有界性进行求解。
例:若动直线x=a与函数y=sinx和y=cosx的图象分别交于M,N两点,则|MN|的最大值为( )。
A.1 B. 2 C. 3 D.2
分析:求出点M,N的坐标,得到|MN|的表达式,利用三角公式化简即可。
解:因为动直线x=a与函数y=sinx和y=cosx的图象分别交于M,N两点,则由,得yM=sina,由 ,得yN=cosa,所以|MN|=|yM-yN|=|sina-cosa|= 2|sin(a- )|≤ 2,故选B。
第七种:利用三角函数的有界性,借助不等式求最值
形如y=(a,b,c,d∈R)的三角函数,此类问题可化解为:sinx= 的形式,利用sinx∈[-1,1]解不等式,求y的取值范围。
例:求函数的最值。
解析:∵y=,∴ysinx-2y=2sinx+1,∴sinx= ,又∵-1≤sinx≤1,-1≤ ≤1,∴y∈[-3, ],∴ymax= ,ymin=-3。
第八种:形如y=acos2x+bsinx+c三角函数的最大值
此类题型利用换元思想,引入参数,利用一元二次函数,根据a的取值,即可求解。
小结:最值问题,不仅是高中数学的典型问题,而且是高考中的热点问题,只有掌握了常见的求最值问题的方法,具备了分析问题、解决问题的能力,才能在高考中立于不败之地。
论文作者:康利昌
论文发表刊物:《素质教育》2017年10月总第251期
论文发表时间:2017/11/30
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