2022年三角函数最值专题 .pdf
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1、学习好资料欢迎下载三角函数最值问题的几种常见解法三角函数是重要的数学运算工具,三角函数最值问题是三角函数中的基本内容,也是高中数学中经常涉及的问题。这部分内容是一个难点,它对三角函数的恒等变形能力及综合应用要求较高。 解决这一类问题的基本途径,同求解其他函数最值一样,一方面应充分利用三角函数自身的特殊性(如有界性等),另一方面还要注意将求解三角函数最值问题转化为求一些我们所熟知的函数(二次函数等) 最值问题。 下面就介绍几种常见的求三角函数最值的方法:一 配方法若函数表达式中只含有正弦函数或余弦函数,切它们次数是2 时,一般就需要通过配方或换元将给定的函数化归为二次函数的最值问题来处理。例 1
2、 函数3cos3sin2xxy的最小值为(). A2 B . 0 C . 41D . 6分析 本题可通过公式xx22cos1sin将函数表达式化为2cos3cos2xxy,因 含 有cosx 的二 次 式 , 可 换 元 , 令cosx=t , 则,23, 112ttyt配 方 , 得41232ty, , 11t当 t=1 时,即 cosx=1 时,0miny,选 B. 例 2 求函数 y=5sinx+cos2x 的最值分析 :观察三角函数名和角,其中一个为正弦,一个为余弦,角分别是单角和倍角,所以先化简,使三角函数的名和角达到统一。48331612,221sin683316812,22, 1
3、sin, 1sin183345sin21sin5sin2sin21sin5maxmin222yzkkxxyzkkxxxxxxxxy二 引入辅助角法例 3 已知函数Rxxxxy1cossin23cos212当函数 y 取得最大值时,求自变量 x 的集合。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 17 页 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载分析 此类问题为xcxxbxay22coscossinsin的三角函数求最值问题,它可通过降次化简整理为xbxa
4、ycossin型求解。解:.47,6,2262,4562sin21452sin232cos2121452sin432cos41122sin2322cos121maxyzkkxkxxxxxxxxy三 利用三角函数的有界性在三角函数中,正弦函数与余弦函数具有一个最基本也是最重要的特征有界性,利用正弦函数与余弦函数的有界性是求解三角函数最值的最基本方法。例 4 求函数1cos21cos2xxy的值域分析 此为dxcbxaycoscos型的三角函数求最值问题,分子、分母的三角函数同名、同角, 这类三角函数一般先化为部分分式,再利用三角函数的有界性去解。或者也可先用反解法,再用三角函数的有界性去解。解法
5、一:原函数变形为1cos,1cos221xxy,可直接得到:3y或.31y解法一:原函数变形为, 1121, 1cos,121cosyyxyyx3y或.31y例 5 (2003 年高考题) 已知函数)cos(sinsin2xxxxf,求函数 f(x) 的最小正周期和最大值。分析 在本题的函数表达式中,既含有正弦函数,又有余弦函数,并且含有它们的二次式,故需设法通过降次化二次为一次式,再化为只含有正弦函数或余弦函数的表达式。解:42212sin2cos1cossin2sin22xsnxxxxxxff(x) 的最小正周期为,最大值为21。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -
6、 - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 17 页 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载四 引入参数法(换元法)对 于 表 达 式 中 同 时 含 有sinx+cosx , 与sinxcosx的 函 数 , 运 用 关 系 式,cossin21cossin2xxxx一般都可采用换元法转化为t 的二次函数去求最值,但必须要注意换元后新变量的取值范围。例 6 求函数 y=sinx+cosx+sinxcosx 的最大值。分析解:.cossin21cossin2xxxx令sinx+cosx=t,则ttyttxx21
7、,2,221cossin22,其中2,2t当.221, 14sin,2maxyxt五 利用基本不等式法利用基本不等式求函数的最值,要合理的拆添项, 凑常数,同时要注意等号成立的条件,否则会陷入误区。例 7 求函数xxy22cos4sin1的最值。解:xxy22cos4sin1=9225tan4cot5tan14cot12222xxxx当且仅当,tan4cot22xx即2cot x时,等号成立,故9miny。六 利用函数在区间内的单调性例 8 已知, 0 x,求函数xxysin2sin的最小值。分析 此题为xaxsinsin型三角函数求最值问题,当sinx0,a1,不能用均值不等式求最值,适合用
8、函数在区间内的单调性来求解。设ttyttx1,10,sin,在( 0, 1)上为减函数,当t=1 时,3miny。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 17 页 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载七 数形结合由于1cossin22xx,所以从图形考虑,点(cosx,sinx) 在单位圆上,这样对一类既含有正弦函数,又含有余弦函数的三角函数的最值问题可考虑用几何方法求得。例 9 求函数xxxy0cos2sin的最小值。分析 法一:将表达式改写成
9、,cos2sin0 xxyy 可看成连接两点A(2,0) 与点 (cosx,sinx)的直线的斜率。由于点 (cosx,sinx) 的轨迹是单位圆的上半圆(如图),所以求 y 的最小值就是在这个半圆上求一点,使得相应的直线斜率最小。设过点 A 的切线与半圆相切与点B,则.0ykAB可求得.3365tanABk所以 y 的最小值为33(此时3x). 法二: 该题也可利用关系式asinx+bcosx=xbasin22(即引入辅助角法)和有界性来求解。八 判别式法例 10 求函数xxxxytansectansec22的最值。分析 同一变量分子、分母最高次数齐次,常用判别式法和常数分离法。解:kkxx
10、yyxyxyxxxxxxxxy, 0tan, 101tan1tan11tantan1tantantansectansec222221y时此时一元二次方程总有实数解名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 17 页 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载.3310313, 014122yyyyy由 y=3,tanx=-1,3,4maxyzkkx由.31,4, 1tan,31minykxxy九 分类讨论法含参数的三角函数的值域问题,需要对参数进行讨论。例
11、 11 设20214sincos2xaxaxxf,用 a 表示 f(x) 的最大值M(a). 解:.214sinsin2axaxxf令 sinx=t,则, 10t.21442214222aaataattxftg(1)当12a,即tga,2在0, 1上递增,;21431agaM(2)当, 120a即20a时,tg在0,1上先增后减,;214422aaagaM(3)当, 02a即tga,0在0,1上递减,.4210agaM0,42120 ,21442,21432aaaaaaaaM以上几种方法中又以配方法和辅助角法及利用三角函数的有界性解题最为常见。解决这类问题最关键的在于对三角函数的灵活应用及抓住
12、题目关键和本质所在。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 17 页 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载三角函数最值与值域专题三角函数的最值问题是高考的一个重要内容,要求掌握求三角函数最值的常见方法。类型一:利用1cos1sin,xx这一有界性求最值。例 1:求函数xxysin21sin的值域。解:由xxysin21sin变形为(1)sin21yxy,知1y,则有21sin1yxy,21| sin| | 11yxy22221|1(21)(1)1
13、yyyy203y,则此函数的值域是2, 03y例 2,若函数cosyaxb的最大值是1,最小值是7,求 a,b 0,1,7430,1,74,3aabababaababab,练习: 1,求函数1cos3cosxyx的值域31(,+)2,函数xysin的定义域为 a,b,值域为21, 1,则 b-a 的最大值和最小值之和为b A34B2C38D4类型二:xbxaycossin型。此类型通常可以可化为22sincos()yaxbxabx求其最值(或值域) 。例 1:求函数3sin4cos,(0,)2yxx x的最值。解:343sin4cos5sin(),cos,sin55( ,),(3,52yxxx
14、xy2,求函数)3sin()6sin(xxy(Rx)的最值。解法 :)12sin(24)6sin(2)6cos()6sin(xxxxy,函数的最大值为2,最小值为2。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 17 页 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载练习: 1,函数 y=3sin(x+20 ) +5sin(x+80) 的最大值是:( c ) A 、215B、216C、7 D、8 2, 已知函数xxf2sin)(,)62cos()(xxg,直线
15、xt (t2, 0)与函数 f( x) 、g( x) 的图像分别交于M 、N 两点,则 | MN | 的最大值是3类型三:)0(sinsin2acxbxay型。此类型可化为)0(2acbtaty在区间1 , 1上的最值问题。例 1:求函数1sin3cos2xxy(Rx)的最值解:49)23(sin1sin3sin122xxxy函数的最大值为49,最小值为4325例 2:求函数1sin3cos2xaxy(Ra,Rx)的最大值。解:1sin3cos2xaxy转化为2sin3 sin2yxax配方得:243)23(sin22aaxy当123a,即332a时,在 sinx=1,13maxay当123a
16、时,即332a时,在 sinx=1,13maxay当1231a,即332332a时,在ax23sin时,2432maxay综上:2max2 331()332 32 32()4332 331()3aayaaaa练习:函数则上的最大值为在区间, 1,32cos2sin)(2xxxf的值是 d A0 B3C2D2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 17 页 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载类型四:)0(cossinsin2acxxbxay型。例
17、 :求函数)2474(cossin4sin3cos35)(22xxxxxxf的最值,并求取得最值时 x 的值。解:xxxxf2sin222cos1322cos135)(332sin23cos32xx33)62cos(4x2474x, 436232x,21)62cos(22x( )f x的最小值为2233,此时247x,( )f x无最大值。练习:已知:2123sincos12sinyxxxxR,求y的最大值及此时x的集合解:2123sincos12sinyxxx1cos2315sin 21sin(2)44264xxx,当sin(2)16x时,max157244y此时,2262xk,即6xk所以
18、y的最大值为74,此时x的集合为|6x xkkZ,类 型 五 :dxcbxaxfc ossin)(型 。 此 类 型 最 值 问 题 可 考 虑 如 下 几种 解 法 : 转 化 为cxbxacossin再利用辅助角公式求其最值;采用数形结合法(转化为斜率问题)求最值。例:求函数sincos2xyx的值域。解法 1:将函数sincos2xyx变形为cossin2yxxy,22sin()1yxy由2|2 |sin() |11yxy22(2 )1yy,解得:3333y,故值域是33,33解法 2:数形结合法: 求原函数的值域等价于求单位圆上的点P(cosx, sinx)与定点 Q(2, 0)所确定
19、的直线的斜率的范围。作出如图得图象, 当过 Q 点的直线与单位圆相切时得斜率便是函数sincos2xyx得最值,由几何知识,xQPyO名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页,共 17 页 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载易求得过 Q 的两切线得斜率分别为33、33。结合图形可知,此函数的值域是33,33。练习:求函数3cos2sin2)(f的最值。3cos1sin2yy/2 即为单位圆上的点(cos ,sin ) 与定点 (3 ,1) 连线的斜率
20、,由数形结合可知y/20 ,3/4, y 0 ,3/2 类型六:含有xxxxcossincossin与的最值问题。 解此类型最值问题通常令xxtcossin,xxtcossin212,22t,再进一步转化为二次函数在区间上的最值问题。例: 求函数sincossincosyxxxx的最大值并指出当x 为何值时,取得最大值。解法 1:设 t=sinx +cosx,则)4sin(2xt2,2t) 1(21cossin2txx1) 1(21) 1(2122ttty221m a xy。解法 2:)4sin(22sin21cossincossinxxxxxxy,44xx,2111sin(2)2 sinco
21、s22sinsin2 sin2222ymax122y练习: 1,求函数(sin2)(cos2)yxx的最大、最小值解:原函数可化为:sincos2(sincos )4yxxxx,令sincos(|2)xxtt,则21sincos2txx,2211324(2)222tytt22,2t, 且 函 数 在2,2上 为 减 函 数 , 当2t时 , 即2()4xkkZ时,min92 22y;当2t时,即32()4xkkZ时,max9222y2,函数xxxxxfcossin1cossin)(的值域是 dA12, 11, 12B212,212C122, 122D212, 11,212名师资料总结 - -
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