三角函數(shù)的值域(最值)問題,其實(shí)質(zhì)上是對(duì)含有三角函數(shù)的復(fù)合函數(shù)的求值,是三角函數(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用。這類問題的解決涉及到問題轉(zhuǎn)換、等價(jià)化歸等常用方法。下面就其類型與解法舉例說明。 一、一次型:y=asin(ωx+φ)+b型函數(shù) 這是一個(gè)基本型,其本質(zhì)是y=at+b,其中t=sin(ωx+φ)的一次函數(shù)問題,其解法關(guān)鍵是求出t=sin(ωx+φ)的范圍。 例1、求函數(shù)y=2sin2x+■+2在x∈0,■上的最值。 解:∵0≤x≤■,∴■≤2x+■≤■, ∴-■≤sin2x+■≤1 ∴sin2x+■=1時(shí),ymax=4; sin2x+■=-■時(shí),ymin=1。 二、合一型: y=asinωx+bcosωx+c型函數(shù) 這類題目解決的思路是把問題化歸為y=asin(ωx+φ)+b的形式,一般而言f(x)max=a+b,f(x)min=-a+b,但若附加了x的取值范圍,最好的方法是通過圖像加以解決。 例2、在0≤x≤■條件下,求y=cos2x-4sinxcosx-3sin2x的最大值和最小值。 解:利用二倍角余弦公式的變形公式,有y=■-2sin2x-3■ =2(cos2x-sin2x)-1 =2■cos2xcos■-sin2xsin■-1 =2■cos2x+■-1 ∵0≤x≤■,■≤2x+■≤■ ∴-1≤cos2x+■≤■ 綜上所述, 當(dāng)cos2x+■=■時(shí),ymax=1 當(dāng)cos2x+■=-1時(shí),ymin=-2■-1 三、二次型:y=asin2x+bsinx+c 或y=acos2x+bcosx+c(a≠0)型函數(shù) 其解法是令t=sinx或t=cosx,通過換元化為關(guān)于t的二次函數(shù)y=at2+bt+c值域或最值的問題,但需要注意新元t的取值范圍。 例3、求函數(shù)y=cos2x-3sinx的最大值。 解:y=cos2x-3sinx =-sin2x-3sinx+1 令t=sinx,t∈-1,1 ∴y=-t2-3t+1=-t+■2+■ ∴當(dāng)t=-1時(shí),ymax=3 四、分式型:如y=■ 或y=■(ac≠0)型函數(shù) 利用正(余)弦函數(shù)的有界性,轉(zhuǎn)化為以函數(shù)y為主元的不等式,是解決這類問題的最佳方法。 例4.求函數(shù)y=■的值域。 解:∵y=■ ∴(y+2)sinx=3+2y ∴sinx=■且sinx≤1 ∴■≤1 解不等式得y∈-■,-1 五、和、差、積型: y=a(sinx±cosx)+bsinxcosx+c sinα+cosα,sinα-cosα,sinαcosα這三者之間有著相互制約,不可分割的密切聯(lián)系。sinαcosα是紐帶,三者之間知其一,可求其二。令t=sinx±cosx換元后依題意可靈活使用配方法、重要不等式、函數(shù)的單調(diào)性等方法來求函數(shù)的最值。同樣需要注意新元t的取值范圍。 例5、已知y=2sinθcosθ+sinθ-cosθ(0≤θ≤π),求y的最大值、最小值。 解:設(shè)t=sinθ-cosθ =■sinθ-■ 又∵0≤θ≤π ∴-■≤θ-■≤■ ∴-1≤t≤■ ∵2sinθcosθ=1-t2 ∴y=-t2+t+1=t-■2+■ 當(dāng)t=■時(shí),ymax=■; 當(dāng)t=-1時(shí),ymin=-1 處理三角函數(shù)值域問題的實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)新問題向舊問題轉(zhuǎn)化,復(fù)雜問題向簡單問題轉(zhuǎn)化,未知問題向已知問題轉(zhuǎn)化。應(yīng)該注意的是求三角函數(shù)的最值方法有多種,像配方法、不等式法、數(shù)形結(jié)合法、導(dǎo)數(shù)法等,這里不再贅述。(市實(shí)高徐玲玲) |
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