摘要:
三角函数的最值是三角函数中的重要内容,是历年高考数学考查的热点之一。对这类问题只要我们找到恰当的方法,就可以简捷地求解。本文通过归类举例引导学生仔细观察三角函数的特征,联系已有的函数知识,把陌生的问题转化为熟悉的问题。分别从利用三角函数的有界性、利用换元法变为多项式函数、利用其几何意义、利用均值不等式 等角度来介绍三角函数最值的求解策略, 帮助学生提高分析问题和解决问题的能力。
关键词:三角函数 求解策略 高考数学
三角函数的最值是三角函数中的重要内容,也是高考中的常见题型,是历年高考数学考查的热点之一。对这类问题只要我们找到恰当的方法,就可以简捷地求解。下面举例归类介绍几种三角函数最值的常用求解策略。
一、可化为的形式
例1 求函数的最大值。
解:
其中,函数的最大值为。
求函数的最大值。
解:
由,得函数的最大值为,最小值为 。
[点评]这类题目解决的思路是把问题化归为(其中)的形式,然后利用正弦函数的有界性来确定三角函数的最值,要特别注意函数的定义域。
二、可化为多项式的形式
例3. 求函数, 的最值。
解:
当时,即时,函数取得最小值;
当时,即时,函数取得最大值为.
例4. 若,求函数的最值。
解: 令,则,
当时,即时,函数取得最小值
当时,即时,函数y取得最大值
[点评]若函数表达式可化为只含有一个三角函数的式子,或者表达式中同时含有和的函数,可利用换元法变为多项式函数再对其求解。
< >形如的形式(其中分别表示三角函数的一次形式) 的最值。
解法一:由已知得
即,据得,解得
所以的最大值为,最小值为。
解法二: 设,则,
即为过两点连线的斜率。所以要求函数的最大值,只要求直线的斜率的最大值即可。
,在单位圆上。
因为直线的方程为:,
由图观察可知,直线与单位圆相切时,斜率取得最值。
由,解得,或
所以的最大值为,最小值为。
例6. 求函数的最大值和最小值。
解法一:由 得,
即,因为,所以
平方解得,所以,。
解法二:设,,
设表示过两点的直线的斜率,因为点在线段上,由图易知直线过线段两个端点时,取得最值,
而线段的两个端点分别为和,于是,
[点评]对于此类问题可化为整式三角函数并利用三角函数有界性来解,或通过构造直线的斜率,利用其几何意义来确定三角函数的最值。
四.形如的形式(其中为三角函数的一次形式)
例7. 当时,求函数的最小值
解:
因为,所以 ,故 ,当且仅当,即时等号成立。
例8.求在区间上的最小值。
解:令 ,则
,,即,
又在区间上是减函数,
所以当时,即时,函数取得最小值12.
[点评]若用,求得最小值是错误的。这是因为当等号成立时,,即是不可能的。
总之,要仔细观察三角函数的特征,联系已有的函数知识,把陌生的问题转化为熟悉的问题,这就是求解三角函数最值的常用策略。当然,除了以上几种常见的题型以外,还有很多解决三角函数最值问题的方法,只要注意总结就可以提高我们分析问题和解决问题的能力,就可以跳出题海,学得扎实而灵活。