三角函数的最值问题
三角函数中的最值问题(4种方法)
三角函数中的最值问题(4种方法)基本方法1、直接法:形如f (x )=a sin x +b (或y =a cos x +b ),值域为[-|a |+b ,|a |+b ],形如y=asinx+bcsinx+c 的函数可反解出sinx,利用|sinx|≤1求解,或分离常数法.2、化一法:形如f (x )=a sin x +b cos x ,f (x )=a sin 2x +b cos 2x +c sin x cos x 的函数可化为f (x )=A sin(ωx +φ)的形式,利用正弦函数的有界性求解,给定x 范围时要注意讨论ωx +φ的范围,注意利用单位圆或函数图象.3、换元法:形如f (x )=a sin 2x +b sin x +c 或f (x )=a cos 2x +b sin x +c 或f (x )=a (sin x ±cos x )+b sin x ·cos x 的函数可通过换元转化为二次函数在某区间上的值域求解.4、几何法(数形结合):形如dx c bx a y ++=cos sin 转化为斜率问题,或用反解法.典型例题例1已知函数f (x )=(sin x+cos x )2+cos 2x ,求f (x )在区间.解:(化一法)因为f (x )=sin 2x+cos 2x+2sin x cos x+cos 2x=1+sin 2x+cos 2x=2sin 2 +1,当x ∈0,2 ∈由正弦函数y=sin x 当2x+π4π2,即x=π8时,f (x )取最大值2+1;当2x+π45π4,即x=π2时,f (x )取最小值0.综上,f (x )在0,上的最大值为2+1,最小值为0.例2求函数y =2+sin x +cos x 的最大值.解:(化一法)y =2+2sin(x +π4),当x =π4+2k π(k ∈Z )时,y max =2+2例3求函数f (x )=cos2x +6cos(π2-x )的最大值.解:(换元法)f (x )=1-2sin 2x +6sin x =-2(sin x -32)2+112.令sin x =t ,则t ∈[-1,1],函数y =-2(t -32)2+112在[-1,1]上递增,∴当t =1时,y 最大=5,即f (x )max =5,例4已知x 是三角形的最小内角,求函数y =sin x +cos x -sin x cos x 的最小值.解:(换元法)由0≤x ≤π3,令t =sin x +cos x =2sin(x +π4),又0<x ≤π3,∴π4<x +π4≤712π,得1<t ≤2;又t 2=1+2sin x cos x ,得sin x cos x =t 2-12,得y =t -t 2-12=-12(t -1)2+1,例5已知sin α+sin β=22,求cos α+cos β的取值范围.解:(换元法)令cos α+cos β=t ,则(sin α+sin β)2+(cos α+cos β)2=t 2+12,即2+2cos(α-β)=t 2+12⇒2cos(α-β)=t 2-32,∴-2≤t 2-32≤2⇒-12≤t 2≤72,∴-142≤t ≤142,即-142≤cos α+cos β≤142.例6求函数y =1+sin x3+cos x的值域解法一:(几何法)1+sin x3+cos x可理解为点P (-cos x ,-sin x )与点C (3,1)连线的斜率,点P (-cos x ,-sin x )在单位圆上,如图所示.故t =1+sin x3+cos x满足k CA ≤t ≤k CB ,设过点C (3,1)的直线方程为y -1=k (x -3),即kx -y +1-3k =0.由原点到直线的距离不大于半径1,得|1-3k |k 2+1≤1,解得0≤k ≤34.从而值域为[0,34].解法二:(反解法)由y =1+sin x3+cos x 得sin x -y cos x =3y -1,∴sin(x +φ)=3y -11+y2其中sin φ=-y 1+y 2,cos φ=11+y 2.∴|3y -11+y2|≤1,解得0≤y ≤34.例7求函数y =2sin x +1sin x -2的值域解法一:(分离常数法)y =2sin x +1sin x -2=2+5sin x -2,由于-1≤sin x ≤1,所以-5≤5sin x -2≤-53,∴函数的值域为[-3,13].解法二:(反解法)由y =2sin x +1sin x -2,解得sin x =2y +1y -2,∵-1≤sin x ≤1,∴-1≤2y +1y -2≤1,解得-3≤y ≤13,∴函数的值域为[-3,13].针对训练1.函数y =3-2cos(x +π4)的最大值为____.此时x =____.2.函数xxy cos -3sin -4的最大值为.3.函数f (x )=sin 2x+3cos ∈的最大值是.4.函数y =12+sin x +cos x的最大值是【解析】1.函数y =3-2cos(x +π4)的最大值为3+2=5,此时x +π4=π+2k π(k ∈Z ),即x =3π4+2k π(k ∈Z ).2.解析式表示过A (cos x ,sin x ),B (3,4)的直线的斜率,则过定点(3,4)与单位圆相切时的切线斜率为最值,所以设切线的斜率为k ,则直线方程为y-4=k (x-3),即kx-y-3k+4=+11,∴k max3.由题意可知f (x )=1-cos 2x+3cos x-34=-cos 2x+3cos x+14=-cos -+1.因为x ∈0,cos x ∈[0,1].所以当cos f (x )取得最大值1.4.∵y =12+2sin (x +π4),又2-2≤2+2sin(x +π4)≤2+2∴y ≤12-2=1+22,含参问题一、单选题1.已知函数()sin cos (0,0)62af x x x a πωωω⎛⎫=++>> ⎪⎝⎭,对任意x ∈R ,都有()f x ≤,若()f x 在[0,]π上的值域为3[2,则ω的取值范围是()A.11,63⎡⎤⎢⎥⎣⎦B.12,33⎡⎤⎢⎣⎦C.1,6⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭D.1,12⎡⎤⎢⎥⎣⎦【解析】()sin cos 62af x x x πωω⎛⎫=++ ⎪⎝⎭1cos 2a x x ωω++max ()f x =02a a >∴= ,())3f x x πω∴=+0,0x πω≤≤> ,333x πππωωπ∴≤+≤+,3()2f x ≤ 2233πππωπ∴≤+≤,1163ω∴≤≤.故选:A2.已知函数()()cos 0f x x x ωωω=+>,当()()124f x f x -=时,12x x -最小值为4π,把函数()f x 的图像沿x 轴向右平移6π个单位,得到函数()g x 的图像,关于函数()g x ,下列说法正确的是()A.在,42ππ⎡⎤⎢⎣⎦上是增函数B.其图像关于直线6x π=对称C.在区间,1224ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上的值域为[]2,1--D.函数()g x 是奇函数【解析】因()()cos 2sin 06f x x x x πωωωω⎛⎫=+=+> ⎪⎝⎭,当()()124f x f x -=时,12x x -最小值为4π,则()f x 的最小正周期为22T ππω==,即4ω=,所以()2sin 46f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,把函数()f x 的图像沿x 轴向右平移6π个单位,得()2sin 42sin 42cos 46662f x g x x x x ππππ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫-=-+=-=- ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦=,所以,()g x 为偶函数,故D 选项不正确;由4,k x k k Z πππ≤≤+∈,即,44k k x k Z πππ+≤≤∈,故()g x 在区间(),44k k k Z πππ+⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦上为减函数,所以()g x 在区间,42ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上为减函数,故A选项不正确;由4,2x k k Z ππ=+∈,即,48k x k Z ππ=+∈,所以()g x 图像关于,48k x k Z ππ=+∈对称,故B选项不正确;当,1224x ππ⎡⎤∈-⎢⎥⎣⎦时,4,36x ππ⎡⎤∈-⎢⎣⎦,则()21g x -≤≤-,所以C 选项正确.故选:C.3.已知函数()()sin 04f x x πωω⎛⎫=-> ⎪⎝⎭,0,2x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦的值域是⎡⎤⎢⎥⎣⎦,则ω的取值范围是()A.30,2⎛⎤ ⎥⎝⎦B.3,32⎡⎤⎢⎥⎣⎦C.73,2⎡⎤⎢⎥⎣⎦D.57,22⎡⎤⎢⎥⎣⎦【解析】因为0>ω,所以当0,2x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,[,]4424x ππωππω-∈--因为函数()()sin 04f x x πωω⎛⎫=-> ⎪⎝⎭,0,2x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦的值域是⎡⎤⎢⎥⎣⎦所以52244πωπππ≤-≤,解得332ω≤≤,故选:B.4.已知函数()(2)f x x ϕ=+22ππϕ-≤≤,若()0f x >在5(0,)12π上恒成立,则3(4f π的最大值为()B.0C.D.2-【解析】因为5(0,)12x π∈,故52(,)6x πϕϕϕ+∈+;由()0f x >,即1sin(2)2x ϕ+>-,得722266k x k πππϕπ-+<+<+,k Z ∈,故57(,)(2,2)666k k πππϕϕππ+⊆-++,k Z ∈,故2657266k k πϕπππϕπ⎧≥-+⎪⎪⎨⎪+≤+⎪⎩,解得2263k k πππϕπ-+≤≤+,k Z ∈;又22ππϕ-≤≤,故63ππϕ-≤≤,5.已知曲线()sin cos f x x m x ωω=+,()m R ∈相邻对称轴之间的距离为2π,且函数()f x 在0x x =处取得最大值,则下列命题正确的个数为()①当0,126x ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,m的取值范围是⎣;②将()f x 的图象向左平移04x 个单位后所对应的函数为偶函数;③函数()()y f x f x =+的最小正周期为π;④函数()()y f x f x =+在区间00,3x x π⎛⎫+ ⎪⎝⎭上有且仅有一个零点.故33()()42f ππϕϕ⎡⎤+++-⎢⎥⎣⎦,故3()4f π的最大值为0.故选:BA.1B.2C.3D.4【解析】函数()f x 的相邻对称轴之间的距离为2π,则周期为22T ππ=⨯=,∴22πωπ==,()sin 2cos 2f x x m x =+)x ϕ=+,其中cos ϕ=,sin ϕ=[0,2)ϕπ∈,()f x 在0x 处取最大值,则022,2x k k Z πϕπ+=+∈,0222k x πϕπ=+-,k Z ∈,①若0[,]126x ππ∈,则[2,2]63k k ππϕππ∈++,1sin 2ϕ≤≤,12解m ≤正确.②如()sin(28f x x π=+,0316x π=时函数取最大值,将()f x 的图象向左平移04x 个单位后得313()sin[2(4)sin(2)1688g x x x πππ=+⨯+=+,不是偶函数,错;③()()y f x f x =+中,()y f x =是最小正周期是π,()y f x =的最小正周期是2π,但()()y f x f x =+的最小正周期还是π,正确;④003[,44x x x ππ∈++时,()()0y f x f x =+=,因此在区间00,3x x π⎛⎫+ ⎪⎝⎭上有无数个零点,错;∴正确的命题有2个.故选:B.6.已知函数()cos 4cos 12=+-xf x x 在区间[0,]π的最小值是()A.-2B.-4C.2D.4【解析】22()cos 4cos 12cos 14cos 12(cos 1)42222x x x x f x x =+-=-+-=+-,由[0,]x π∈知,[0,]22x π∈,cos [0,1]2x ∈,则当x π=时,函数()f x 有最小值min ()2f x =-.故选:A.7.已知()cos31cos xf x x=+,将()f x 的图象向左平移6π个单位,再把所得图象上所有点的横坐标变为原来的12得到()g x 的图象,下列关于函数()g x 的说法中正确的个数为()①函数()g x 的周期为2π;②函数()g x 的值域为[]22-,;③函数()g x 的图象关于12x π=-对称;④函数()g x 的图象关于,024π⎛⎫⎪⎝⎭对称.A.1个B.2个C.3个D.4个【解析】()()cos 2cos311cos cos x x xf x x x+=+=+cos 2cos sin 2sin 12cos 2cos x x x x x x -=+=.即:()2cos 2f x x =且,2x k k Z ππ≠+∈.()2cos(4)3g x x π=+且,62k x k Z ππ≠+∈.①因为函数()g x 的周期为2π,因此①正确.②因为,62k x k Z ππ≠+∈,故() 2.g x ≠-因此②错误.③令4,3x k k Z ππ+=∈,得,124k x k Z ππ=-+∈.故③正确k ππ二、填空题8.函数()2sin()sin()2sin cos 66f x x x x x ππ=-++在区间[0,2π上的值域为__________.【解析】由11(x)sinx cosx)(sinx cosx)sin 2x2222f =-++22312(sin x cos x)sin 2x 44=-+2231sin cos sin 222x x x=-+11cos 2sin 22x x =--+1x )24π=-当[0,]2x π∈时,2[,]444x ππ3π-∈-,则sin(2)[42x π-∈-,所以11(x)[,22f ∈-.故答案为:11[,22-9.若函数()()2cos 2cos 202f x x x πθθ⎛⎫=++<< ⎪⎝⎭的图象过点()0,1M ,则()f x 的值域为__________.【解析】由题意可得()02cos 2cos 02cos 211f θθ=+=+=,得cos 20θ=,02πθ<<,02θπ∴<<,22πθ∴=,则4πθ=,()22cos cos 2cos 22sin 2sin 2sin 12f x x x x x x x π⎛⎫∴=++=-=--+ ⎪⎝⎭2132sin 22x ⎛⎫=-++ ⎪⎝⎭,令[]sin 1,1t x =∈-,则213222y t ⎛⎫=-++ ⎪⎝⎭.当12t =-时,该函数取最大值,即max 32y =,当1t =时,该函数取最小值,即min 3y =-.因此,函数()y f x =的值域为33,2⎡⎤-⎢⎥⎣⎦.故答案为:33,2⎡⎤-⎢⎥⎣⎦.10.函数32()sin 3cos ,32f x x x x ππ⎛⎫⎡⎤=+∈- ⎪⎢⎥⎣⎦⎝⎭的值域为_________.【解析】由题意,可得()3232ππf x sin x 3cos x sin x 3sin x 3,x ,,32⎡⎤=+=-+∈-⎢⎥⎣⎦,令t sinx =,t ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,即()32g t t 3t 3=-+,t ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,则()()2g't 3t 6t 3t t 2=-=-,当t 0<<时,()g't 0>,当0t 1<<时,()g't 0>,即()y g t =在⎡⎤⎢⎥⎣⎦为增函数,在[]0,1为减函数,又g ⎛=⎝⎭()g 03=,()g 11=,故函数的值域为:⎤⎥⎣⎦.11.(2019·广东高三月考(文))函数()cos 2|sin |f x x x =+的值域为______.【解析】2219()cos 2|sin |12|sin ||sin |2|sin |48f x x x x x x ⎛⎫=+=-+=--+ ⎪⎝⎭,所以当1sin 4x =时,()f x 取到最大值98,当sin 1x =时,()f x 取到最小值0,所以()f x 的值域为90,8⎡⎤⎢⎥⎣⎦故答案为:90,8⎡⎤⎢⎥⎣⎦。
三角函数的最值习题精选精讲
三角函数的值域或最值常见的三角函数最值的基本类型有:(1)y=asinx+b (或y=acosx+b )型,利用()1cos 1sin ≤≤x x 或,即可求解,此时必须注意字母a 的符号对最值的影响。
(2)y=asinx+bcosx 型,引入辅助角ϕ ,化为y=22b a +sin (x+ϕ),利用函数()1sin ≤+ϕx 即可求解。
Y=asin 2x+bsinxcosx+mcos 2x+n 型亦可以化为此类。
(3)y=asin 2x+bsinx+c (或y=acos 2x+bcosx+c ),型,可令t=sinx (t=cosx ),-1≤t ≤1,化归为闭区间上二次函数的最值问题。
(4)Y=d x c b x a ++sin sin (或y=dx bx a ++cos cos )型,解出sinx (或cosx ),利用()1cos 1sin ≤≤x x 或去解;或用分离常数的方法去解决。
(5)y=d x c b x a ++cos sin (y=dx c bx a ++sin cos )型,可化归为sin (x+ϕ)g (y )去处理;或用万能公式换元后用判别式去处理;当a=c 时,还可利用数形结合的方法去处理上。
(6)对于含有sinx±cosx,sinxcosx 的函数的最值问题,常用的方法是令sinx±cosx=t,2≤t ,将sinxcosx 转化为t 的函数关系式,从而化为二次函数的最值问题。
一、利用三角函数的有界性.求解这类问题,首先利用有关三角函数公式化为sin()y A x k ωϕ=++的形式.在化简过程中常常用到公式:22sin cos sin(),tan ,ba xb x x aab ϕϕϕ+=++=其中由及点(a,b)的位置确定. 例1 、(2000年高考)已知:2123sin cos 12sin y x x x x R =+⋅+∈,,求y 的最大值及此时x 的集合. 解:∵2123sin cos 12sin y x x x =+⋅+1cos 2315sin 21sin(2)44264x x x π+=++=++,∴当sin(2)16x π+=时,max 157244y=+= .此时,2262x k πππ+=+,即6x k ππ=+. 所以y 的最大值为74,此时x 的集合为{|}6x x k k Z ππ=+∈,.例2、求函数1cos 3cos xy x-=+的值域.解: 1cos 3cos x y x -=+⇒(1)cos 2y x +=-⇒2cos 1x y=-+,由|cos |1x ≤得2||11y -≤+, |1|2y +≥即,解得31y y ≤-≥或,所以函数1cos 3cos xy x-=+的值域是3][1-∞-∞ (,,+)二、利用二次函数最值性质求解这类问题,首先利用有关三角函数公式化为2sin sin y x b x c a =++的形式.例3、求函数278cos 2[,]63sin y x x x ππ=--∈-,的值域. 解:278c o s 2s i n y x x =--=278cos 2(1)cos x x ---=223,(cos 2)x --∵[,]63x ππ∈-,∴1cos [1]2x ∈,,∴3[1]2y ∈-,.例4、(90年高考)求函数sin cos sin cos y x x x x =++的最小值. 解:设sin cos x x t +=,[22]t ∈-,,则21sin cos 2x x t -=,所以()y f t ==211,2(1)t ⋅-+([2,2])t ∈-,当1[22]t =-∈-,时,y 有最小值1-.三、利用均值不等式*利用均值不等式求三角函数时,一定要注意均值不等式中的使用条件:一正、二定、三相等.例6、当0x π<<时,求sin 2cos xy x=+的最大值.解:设2223tan 0,(0),,23233x t t t x y t t π=><<=≤=⋅+则(当且仅当tan 32xt ==时取等号)。
三角函数的极值和最值问题
三角函数的极值和最值问题三角函数是数学中常见的一类函数,其在解决各种实际问题中起着重要的作用。
本文将探讨三角函数的极值和最值问题,帮助我们更好地理解和应用这一概念。
一、极值问题的引入在开始我们的讨论之前,我们首先来了解下什么是极值。
在数学中,对于一个函数而言,当其在某个区间内取得最大值或最小值时,称该值为函数的极值。
对于三角函数而言,我们主要关注的是正弦函数(sin)、余弦函数(cos)和正切函数(tan)在一定区间内的极值问题。
二、正弦函数的极值问题正弦函数的图像是一条连续的曲线,在区间[0, 2π]内,正弦函数的极大值为1,极小值为-1。
当我们需要求解正弦函数的极值时,首先要找到其周期。
正弦函数的周期为2π,即在[0, 2π]内,正弦函数呈现出一个完整的周期性。
因此,在该区间内,我们可以找到无穷多个极大值和极小值,均为1和-1。
三、余弦函数的极值问题余弦函数的图像也是一条连续的曲线,在区间[0, 2π]内,余弦函数的极大值为1,极小值为-1。
与正弦函数类似,我们需要先找到余弦函数的周期。
余弦函数的周期同样为2π,在这个区间内,余弦函数的极大值和极小值也为1和-1。
因此,在[0, 2π]内,余弦函数也有无穷多个极大值和极小值。
四、正切函数的极值问题正切函数的图像呈现出周期性,其周期为π,即在[0, π]、[π, 2π]、[2π, 3π]等区间内,正切函数的极值问题也呈现出周期性。
在每个π的区间内,正切函数的极值均为无穷大,其中极小值是负无穷,极大值是正无穷。
所以,在正切函数的图像上,我们将无法找到具体的极值点。
五、总结与应用通过以上的分析,我们可以得出以下结论:1. 正弦函数和余弦函数在其周期内有无穷多个极值点,分别为1和-1。
2. 正切函数在其周期内没有具体的极值点。
在实际问题中,我们可以利用三角函数的极值和最值来解决一些优化问题。
例如,在物理中,我们可以通过极值问题来求解质点的最大位移、速度或加速度等。
十一种类型的三角函数最值问题(附题目详解)
十一种类型的三角函数最值问题1.利用三角函数的有界性求最值利用正弦函数、余弦正数的有界性:∣sinx ∣≤1,∣cosx ∣≤1,可求形如y=Asin(ωx+φ),y=Acos(Asin(ωx+φ)(A ≠0, φ≠0)的函数最值.例:已知函数y=12 cos 2x+32 sinxcosx+1,x ∈R,当函数y 取得最大值时,求自变量x 的集合.2.反函数法 例:求函数1cos 21cos 2-+=x x y 的值域[分析] 此为dx c bx a y -+=cos cos 型的三角函数求最值问题,分子、分母的三角函数同名、同角,先用反解法,再用三角函数的有界性去解。
3.配方法—---转化为二次函数求最值例:求函数y=f(x)=cos 22x-3cos2x+1的最值.4.引入辅助角法y=asinx+bcosx 型处理方法:引入辅助角ϕ ,化为y=22b a +sin (x+ϕ),利用函数()1sin ≤+ϕx 即可求解。
Y=asin 2x+bsinxcosx+mcos 2x+n 型亦可以化为此类。
例:已知函数()R x x x x y ∈+⋅+=1cos sin 23cos 212当函数y 取得最大值时,求自变量x 的集合。
[分析] 此类问题为x c x x b x a y 22cos cos sin sin +⋅+=的三角函数求最值问题,它可通过降次化简整理为x b x a y cos sin +=型求解。
5. 利用数形结合 例: 求函数y xx=+s in c o s 2的最值。
解:6、换元法例:若0<x<2π,求函数y=(1+1sinx )(1+1cosx )的最小值.7. 利用函数在区间内的单调性8. 例: 已知()π,0∈x ,求函数xx y sin 2sin +=的最小值。
[分析] 此题为xax sin sin +型三角函数求最值问题,当sinx>0,a>1,不能用均值不等式求最值,适合用函数在区间内的单调性来求解。
三角函数与解三角形中的最值(范围)问题
sin
2
2
(sin+cos)
sin
=
π
4
)
sin
2
1
(1+
),
2
tan
π
π
因为 B ∈[ , ),所以tan
6
4
因为函数 y =
sin(+
B ∈[
3
,1),
3
2
1
3
(1+ )在[ ,1)上单调递减,
2
3
所以 的取值范围为(
2,
6+ 2
].
2
=
高中总复习·数学
2. (2024·湖北三校联考)记△ ABC 的内角 A , B , C 的对边分别为
π
≤ )的图象离原点最近的对称轴为 x = x 0,若满足| x 0|≤
2
π
,则称 f ( x )为“近轴函数”.若函数 y =2
6
“近轴函数”,则φ的取值范围是(
)
sin (2 x -φ)是
高中总复习·数学
解析: y =2 sin
π
(2 x -φ),令2 x -φ= + k π, k ∈Z,∴图象
6
6
π
[0, ]上的值域为[-1,2].故选D.
2
高中总复习·数学
2.
4
3
sin+5
函数 y =
的最大值是
2−sin
6 ,最小值是
解析:法一
2−5
sin x =
,而-1≤
+1
原函数可化为
.
sin x ≤1,所以
2−5
4
-1≤
≤1,所以 ≤ y ≤6,因此原函数的最大值是6,最小值
如何解答三角函数最值问题
解题宝典三角函数最值问题的类型很多.要提高解答三角函数最值问题的效率,需要掌握不同类型三角函数最值问题的特点,对三角函数式进行合理的化简或转化,充分利用三角函数的性质与图象来解题.本文重点探讨一下几类常见三角函数最值问题的解法.一、f ()x =A sin ()ωx +φ+k 型对于形如f ()x =A sin ()ωx +φ+k 、f ()x =A cos(ωx +φ)+k 、f ()x =A tan ()ωx +φ+k 的三角函数最值问题,一般要利用三角函数y =sin x 、y =cos x 、y =tan x 的性质和图象来求其最值.例1.求函数y =12sin æèöø2x +π3在区间[-π4,π6]上的最值.解:∵x ∈[-π4,π6],∴-π6≤2x +π3≤2π3,由正弦函数y =sin x 的图象可知-12≤sin æèöø2x +π3≤1,-14≤12sin æèöø2x +π3≤12,∴函数y =12sin æèöø2x +π3在区间[-π4,π6]上的最大值是12,最小值是-14.解答形如f ()x =A sin ()ωx +φ+k 、f ()x =A cos(ωx +φ)+k 、f ()x =A tan ()ωx +φ+k 的三角函数最值问题,要首先从y =sin x 、y =cos x 、y =tan x 的性质和图象入手,在y =sin x 、y =cos x 、y =tan x 图象的基础上作相应的变换,找出对应的最值点、与坐标轴的交点、对称轴等,从而快速确定函数在定义域内的最值.二、f ()x =λsin x +μcos x +t 型对于f ()x =λsin x +μcos x +t (λ、μ不全为0,t ∈R)型三角函数的最值问题,应先把函数式进行恒等变换,利用辅助角公式,将其转化为f ()x =λ2+μ2⋅sin(x +φ)+t (其中cos φ=λλ2+μ2,sin φ=μλ2+μ2,tan φ=μλ)的形式,或转化为f ()x =μ2+λ2cos(x +φ)+t 的形式;然后根据正弦或余弦函数的有界性来求其最值.例2.在直角坐标系中,曲线C 的参数方程是ìíîïïïïx =1-t 21+t 2,y =4t 1+t 2,(t 为参数)以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,直线l 的极坐标方程是2ρcos θ+3ρsin θ+11=0,求曲线C 上的点到直线l 的最短距离.解:将参数方程设为{x =cos α,y =2sin α,(α为参数,-π<α<π)根据点到直线的距离公式,可得曲线C 上任意一点(cos α,2sin α)到直线l 的距离为d =||||||4cos æèöøα-π3+117,当α=-2π3时,||||||4cos æèöøα-π3+11取得最小值7,则曲线C 到l 的最短距离是7.目标式2cos α+23sin α+11形如f ()x =λsin x+μcos x +t ,要求三角函数的最值,需要先利用辅助角公式进行恒等变换,将目标式转化成余弦函数式4cos æèöøα-π3;然后再根据余弦函数的有界性求其最值.三、f ()x =k sin 2x +m sin x +n (k ≠0)型对于形如f ()x =k sin 2x +m sin x +n (k ≠0)、f ()x =k cos 2x +m cos x +n (k ≠0)的三角函数最值问题,一般采用换元法求解.首先令sin x =t 、cos x =k ,得到二次函数;再利用二次函数和正余弦函数的性质求最值.例3.求函数f ()x =sin æèöø2x +3π2-3cos x的最小值.解:f ()x =sin æèöø2x +3π2-3cos x=-2cos 2x -3cos x +1,令cos x =t ,t ∈[-1,1],得y =-2t 2-3t +1=-2æèöøt +342+178,当t =1时,函数最小值是-4.原函数可化成f ()x =k cos 2x +m cos x +n 的形式,于是通过换元,将三角函数式转化为关于t 的二次函数式,这样便可直接根据二次函数的性质求最值.在解题时,需重点关注二次函数的定义域,此时二次函数的定义域受三角函数cos x =t 的单调性和有界性影响.四、f ()x =λsin x +t μcos x +n 或f ()x =μcos x +nλsin x +t(λμ≠0)型对于此类三角函数最值问题,一般有两种解法.一余涛涛38解题宝典是解析法,将函数f ()x =μcos x +nλsin x +t化成f ()x =μλ.cos x +n μsin x +t λ,再用换元法,令k =cos x +n μsin x +t λ,这样就得到线性函数f ()k =μλ.k (λμ≠0),即可根据线性函数的单调性求最值;或将k 看作是单位圆上的一个动点(sin x ,cos x )与定点(-t λ,-nμ)连线的斜率的最值,通过数形结合来解题.二是利用三角函数的有界性,通过恒等变形,将函数式转化成整式,再根据辅助角公式和三角函数的有界性来求最值.例4.求函数f ()x =sin x -1cos x +1的最大值.解法一:设P ()x ,y 是圆x 2+y 2=1上的动点,点A ()-1,1,k 是P 、A 两点所在直线的斜率,则PA 的直线方程是y -1=k (x +1),整理得kx -y +k +1=0.可知当直线与圆相切时,直线PA 的斜率最大,∵圆心到PA 直线的距离d ==1,解得k =0,∴f ()x =sin x -1cos x +1的最大值是0.解法二:将y =sin x -1cos x +1(x ≠(2k +1)π)变形,可得y +1=sin x -y cos x =1+y 2sin (x +φ),即sin ()x +φ=y +11+y 2,而||||||||y +11+y2=|sin (x +φ)|≤1,得||y +1≤1,则y ≤0,即函数()x =sin x -1cos x +1的最大值是0.解法一主要是运用了解析法,将函数最值问题转化为求单位圆x 2+y 2=1上的动点P (x ,y )与定点A (-1,1)连线斜率的最值,通过数形结合求得最值.解法二主要是利用正弦函数的有界性,通过三角恒等变换,将函数式转化为sin ()x +φ,再根据正弦函数的有界性|sin (x +φ)|≤1,建立关于y 的不等式,从而求得y 的最值.五、f ()x =λsin x +nμsin x 型对于形如f ()x =λsin x +nμsin x 、f ()x =λcos x +n μcos x 、f ()x =λtan x +n μtan x(λ、μ、n 为常数)的三角函数最值问题,通常利用基本不等式来求最值.当不能使用基本不等式求解时,可设t =sin x ,将原函数变为f ()t =λt +n μt ,再利用对勾函数的单调性求最值.还可以利用导数法来求最值.例5.当π4≤x ≤π2时,求函数f ()x =cos x +1cos x 的最小值.解法一:函数可变形为f ()x =cos x +12cos x+12cos x ,由基本不等式得cos x +12cos x≥2,当且仅当cos x=12cos x (即x =π4)等号成立,∵12cos x ≥,∴f ()x.解法二:∵π4≤x ≤π2,∴0<cos x ≤,令t =cos x ,∴0<t ≤,∴f ()t =t+1t为减函数,∴当t =时,f ()t =t +1t 有最小值解法三:对函数求导数,可得f ′()x =sin 3xcos 2x,∵π4≤x ≤π2,∴f ′()x >0,由此可判断出函数f ()x =cos x +1cos x在区间[π4,π2]x =π4时,函数f ()x =cos x +1cos x 取得最小值.解法一主要运用了基本不等式a +b ≥2ab(a >0,b >0),由于cos x +12cos x为两式的和,且其积为定值,在两式相等时可取等号,这就满足了运用基本不等式的应用条件:一正、二定、三相等.解法二主要运用对勾函数f ()x =x +ax的性质.运用对勾函数的性质求最值,需熟记对勾函数的单调性和最值点.解法三主要运用到导数法来求得最值.可见,求解三角函数最值问题是有规律可循的.(1)一般是从三角函数的解析式入手,明确其结构特征,充分利用函数的性质与图象来寻找解题思路;(2)对于比较复杂的三角函数式,需要利用诱导公式、同角的三角函数关系式、两角和差公式、二倍角公式等进行恒等变换,将函数式化简或转化成单一的三角函数式来求最值;(3)在求三角函数最值时,可灵活运用换元法、基本不等式法、解析法、三角函数的有界性进行解题.掌握这些方法与规律就能有效提高求三角函数最值问题的效率.(作者单位:江苏省无锡市洛社高级中学)39。
三角函数最值问题的几种常见类型
三角函数最值问题的几种常见类型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基础知识的综合应用,近几年的高考题中经常出现,这部分内容是一个难点。
三角函数的最值问题不仅与三角自身的所有基础知识密切相关,而且与代数中的二次函数、一元二次方程、不等式及某些几何知识的联系也很密切。
因此,三角函数的最值问题的求解,不仅需要用到三角函数的定义域、值域、单调性、图象以及三角函数的恒等变形,还经常涉及到函数、不等式、方程以及几何计算等众多知识。
这类问题往往概念性较强,具有一定的综合性和灵活性。
学生在解题时,常常出现解题思路不清楚,难以抓住最值问题的本质,不能给予恰如其分的分析。
因此有必要让学生对求三角函数的最值求解的方法有个总体的认识,以培养学生的数学解题能力和思维能力。
下面介绍几种典型的三角函数最值问题的类型。
?И?1 y=asin x +b(或y=a cos x+b)型的函数这种类型的函数的特点是含有正弦或者余弦函数,并且是一次式。
解这类的三角函数的最大值、最小值问解这类三角函数的最值问题时首先要让学生知道最值都是在给定的区间上取得的,因而要特别注意题设中所给出的区间或是挖掘题中的隐含条件。
例1:求y=sin6x+cos6x的最值。
解:y=(sin2x+cos2x) ( sin4x-sin2x cos2x+cos4x)=(sin2x+cos2x)2-3sin2x cos2x=1-34 sin22x=1-3 8 (1-cos4x)=58+38cos4x∴当x= Kπ2(k ∈z)时,有ymax=1当x= Kπ2+π4(k ∈z)时,有ymin= 14点评:求三角函数的最值时,常常通过恒等变换,而恒等变换,一般要综合运用同角三角函数间的关系、和角、半角、半角的三角函数及和差化积、积化和差公式。
2 y=asinx+bcosx型的函数这种类型的函数的特点是含有正余弦函数,并且是一次式。
解决此类问题的指导思想是把正、余弦函数转化为只有一种三角函数。
三角函数中的范围与最值问题
三角函数中的范围与最值问题在三角函数中,角度的范围通常用弧度来表示。
常见的三角函数包括正弦函数(sin)、余弦函数(cos)、正切函数(tan)等。
1. 正弦函数(sin)的取值范围是[-1, 1],其中最大值为1,最小值为-1。
正弦函数的图像是一个周期性的波形,它在0度、180度、360度等整数倍的角度上取到最大值1,在90度、270度等整数倍的角度上取到最小值-1.
2. 余弦函数(cos)的取值范围也是[-1, 1],最大值为1,最小值为-1。
余弦函数的图像与正弦函数相似,但是相位不同,它在90度、270度等整数倍的角度上取到最大值1,在0度、180度、360度等整数倍的角度上取到最小值-1.
3. 正切函数(tan)的取值范围是整个实数集合(无穷),在某些特定角度上可能不存在。
例如,当角度为90度、270度等整数倍时,正切函数不存在。
在其他情况下,正切函数的值在相邻的两个最大值和最小值之间取值。
需要注意的是,在计算机中使用三角函数时,一般使用弧度制而非角度制。
弧度制是以圆的半径为单位来衡量角度的制度,1个弧度等于在半径为1的圆上所对应的弧长。
要将角度转换为弧度,可以使用以下公式:
弧度 = 角度×π / 180
以上是三角函数范围和最值的一般规律,但在具体问题中可
能存在特殊情况,需要根据具体的数学模型或方程来求解。
三角函数的最值问题
上的最值问题。
2、化为一个角的三角函数,再利用有界性求最值:
asinxb co xa2b2sin (x )
如函数 y
1
的最大值是
2sinxcox
3、数形结合
常用到直线斜率的几何意义, 例如求函数
y sin x cox 2
四、作业:
»
一、我们因梦想而伟大,所有的成功者都是大梦想家:在冬夜的火堆旁,在阴天的雨雾中,梦想着未来。有些人让梦想悄然绝灭,有些人则细心培育维护,直到它安然度过困境,迎来光明和希望,而光明和希望总是降临在那些真心相信梦想一定会成真的在我们心底,使我们的心境永远得不到宁静,直到这些梦想成为事实才止;像种子在地下一样,一定要萌芽滋长,伸出地面来,寻找阳光。——林语堂
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五十七、一个人的理想越崇高,生活越纯洁。——伏尼契
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五十八、梦想一旦被付诸行动,就会变得神圣。——阿·安·普罗克特
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五十九、一个人追求的目标越高,他的才力就发展得越快,对社会就越有益。——高尔基
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六十、青春是人生最快乐的时光,但这种快乐往往完全是因为它充满着希望,而不是因为得到了什么或逃避了什么。——佚名
0
,
2
82
上的最大值是1?若存在,求出对应
的a值?若不存在,试说明理由。
思维点拨:
闭区间上的二次函数的最值问题字母分 类讨论思路。
3、换元法解决 sixn co x,ssixn co xs
同时出现的题型。
例4、求函数 的最小值。
y 4 3 sx i4 n 3 cx o s
•
三十三、在劳力上劳心,是一切发明之母。事事在劳力上劳心,变可得事物之真理。——陶行知
浅谈三角函数最值问题的解题策略
浅谈三角函数最值问题的解题策略三角函数最值问题又称三角波最值问题,是数学中的一种重要的问题。
它的主要作用是分析三角波的极值点,为三角函数的导数研究提供了依据。
本文以解决三角函数最值问题为主题,来介绍如何从理论上和实际上解题。
一、解题思路1、借助定理和证明三角函数最值问题的解决通常借助定理和证明的方法来解决。
首先,根据三角形的性质,可以推出一些相关定理,如各角和定理、正弦、余弦、正切定理等;其次,用数学归纳法证明。
最后,根据所获得的定理与证明,可以求解三角函数最值问题。
2、绘制图形绘制相应的三角函数图形是三角函数最值问题的解题思路之一。
可以根据三角函数的公式,把相应的三角函数图形绘制出来,通过与坐标轴的交点来求解三角函数最值的极值。
3、数值计算数值计算法也常用于解决三角函数最值问题。
可以用数值方法求解三角函数最大值或最小值,根据不同的数值点,逐渐缩小解空间,求出最优解。
二、解题技巧1、正确理解题意解三角函数最值问题之前,首先要正确理解题意,分析题中所涉及的三角函数的内容,熟悉其极值点的表示方法,把握题干的要求,分析清楚题目中的最大值和最小值点。
2、参照定理在解三角函数最值问题时,需要参照各角和定理、正弦、余弦、正切定理等,理解定理的意思和计算过程,利用定理来推算极值点。
3、构建函数模型解三角函数最值问题还要构建函数模型,把极值点变成极值函数,根据题意,把极值点变成极值函数,用求导法求解极值函数,在此基础上,得出三角函数最值的极值点。
4、分析函数特征分析函数特征也是分析三角函数最值的常用方法,通过分析函数的增减性、拐点等,可以求得三角函数的极值点。
综上所述,解决三角函数最值问题需要从理论上和实际上进行结合。
要把握定理和证明的过程,绘制图形,构建函数模型,分析函数特征等。
这些思路可以帮助我们理解解决三角函数最值问题的方法,有助于提高解题能力。
(word完整版)高中三角函数最值问题难题
(word完整版)⾼中三⾓函数最值问题难题⾼中三⾓函数最值问题难题⼀、直接应⽤三⾓函数的定义及三⾓函数值的符号规律解题例1:求函数y =xx x x x x x x cot |cot ||tan |tan cos |cos ||sin |sin +++的最值分析:解决本题时要注意三⾓函数值的符号规律,分四个象限讨论。
解:(1)当x 在第⼀象限时,有sin cos tan cot 4sin cos tan cot x x x xy x x x x =+++=(2)当x 在第⼆象限时,有sin cos tan cot 2sin cos tan cot x x x xy x x x x =+++=----(3)当x 在第三象限时,有sin cos tan cot 0sin cos tan cot x x x xy x x x x =+++=--(4)当x 在第四象限时,sin cos tan cot 2sin cos tan cot x x x xy x x x x=+++=----综上可得此函数的最⼤值为4,最⼩值为-2. ⼆、直接应⽤三⾓函数的有界性(sin 1,cos 1x x ≤≤)解题例1:(2003北京春季⾼考试题)设M 和m 分别表⽰函数cos 13x -1y=的最⼤值和最⼩值,则M m +等于()(A )32(B )32-(C ) 34-(D )-2解析:由于cos y x =的最⼤值与最⼩值分别为1,-1,所以,函数cos 13x -1y=的最⼤值与最⼩值分别为32-,34-,即M m +=32-+(34-)=-2,选D.例2:求3sin 1sin 2x y x +=+的最值(值域)分析:此式是关于sin x 的函数式,通过对式⼦变形使出现12sin 3yx y -=-的形式,再根据sin 1x ≤来求解。
解:3sin 1sin 2x y x +=+,即有sin 23sin 1sin 3sin 12y x y x y x x y +=+?-=-12(3)sin 12sin 3yy x y x y --=-?=-。
三角函数最值问题(典型题型)
三角函数最值问题求解三角函数最值问题不仅需要用到三角函数的定义域、值域、单调性、图象以及三角函数的恒等变形,还经常涉及到函数、不等式、方程以及几何计算等众多知识.这类问题往往概念性较强,具有一定的综合性和灵活性,下面结合例子给出几种求最值的方法,供大家学习时参考。
1、利用三角函数的单调性求最值例1:求函数x x x x x f 44sin cos sin 2cos )(-⋅-= ⎢⎣⎡⎥⎦⎤∈2,0πx 的最值 解:x x x x x x x x f 2sin 2cos 2sin )sin )(cos sin (cos )(2222-=--+=)42cos(2π+=x 45424,20ππππ≤+≤∴≤≤x x ,由余弦函数的单调性及图像知: 当442ππ=+x , 即0=x 时 ,)42cos(π+x 取最大值22; 当ππ=+42x ,即83π=x 时,)42cos(π+x 取最小值-1; 故2)(,1)(min max -==x f x f方法评析:本题虽然含有的三角函数的项的次数不尽相同,但最终能通过变形变为形如θθcos sin b a +的形式,再用辅助角公式)sin(cos sin 22ϕθθθ++=+b a b a 化为标准形式结合三角函数的单调性加以解决,这是一种最常见的求最值的方法。
2、利用三角函数的有界性或数形结合求最值例2:求1cos 2sin --=x x y 的最小值 解:(方法一)由1cos 2sin --=x x y 得:y x y x -=-2cos sin ,y x y -=-+∴2)sin(12ϕ 即212)sin(y yx +-=-ϕ,故11212≤+-≤-y y ,解之得43≥y , 故y 的最小值为43 方法评析:通过变形,借助三角函数的有界性求函数最值是一种很常见的方法,一般在分式型且对自变量无特殊限制条件下使用。
(方法二)设),(),sin ,(cos 21M x x P ,则1cos 2sin --=x x y 表示单位圆上的动点P 与平面内定点M 连线的斜率,当斜率存在时,设过P 、M 两点的直线方程为)1(2-=-x k y ,由距离公式得1122=+-k k ,解之得43=k ,结合图形可知函数的最小值为43。
三角函数的最值问题
三角函数的最值问题河南省漯河实验高中张银焕高中数学中,函数的最值是比较重要的内容之一,并且一直是各类考试的热点问题。
同样,三角函数的最大值,最小值也是非常重要的。
从近几年的高考试卷中可以看到,三角函数的最值问题是高考中一个重要内容。
在学习和教学中发现三角函数最值问题不仅仅是一个热点问题,也是一个难点问题。
一、三角函数最值问题的常见类型1.1y=acosx+bsinx 型.通常是化为y=22b a +sin(x+a),其中(tanΦ=a b ).这种类型可借助三角函数的值域来求最值.例1当-2π≤x≤2π时,函数f(x)=sinx+3cosx 的最值是什么?分析f(x)=2(12cosx)=2sin(x+3π).由-2π≤x≤2π,可得–6π≤x+3π≤56π,所以–12≤sin(x+3π)≤1.所以-1≤f(x)≤2.所以f(x)的最大值是2、最小值是-1.1.2y=sin sin c x d a x b++型.通常是先解出sinx=d by ay c −−后,再解出不等式|d by ay c−−|≤1得出y 的范围.例2求y=2sin 1sin 2x x −+的最值.分析由y=2sin 1sin 2x x −+,解得sinx=212y y −−−.再有|212y y −−−|≤1,解得-3≤y≤13.所以y 的最大值是13、最小值是-3.1.3y=cos sin c x d a x b++型.通常是将原式化为aysinx-ccosx=d-by,即22)(cay +sin(x-Φ)=d-by.得sin(x-Φ)≤|1|≤1,得出y 的范围.例3求函数y=12sin cos x x ++的最大值.分析由y=12sin cos x x ++,知y≠0.于是原式可以化为ysinx+ycosx=1-2y,即2ysin(x+4π)=1-2y.∵y≠0,∴sin(x+4π)=.解得≤y≤1+.所以y 的最大值是.1.4y=asin 2x+bsinx+c(或y=acos 2x+bcosx+c)型.通常用配方法求最值,但是应该注意条件-1≤sinx1≤以及对称轴与区间[-1,1]的位置关系.例4求函数y=cos 2x-2asinx-a.(a 为定值)的最大值M.分析y=cos 2x-2asinx-a=1-sin 2x-2asinx-a=-(sinx+a)2+a 2-a+1.(1)若a>1,则sinx=-1时,M=-(-1+a)2+a 2-a+1=a.(2)若a<-1,则sinx=1时,M=-(1+a)2+a 2-a+1=-3a.(3)若-1≤a≤1,则sinx=a 时,M=a 2-a+1.1.5y=asin 2x+bsinxcosx+ccos 2x 型.通常是运用降幂公式、倍角公式整理后化为y=acosx+bsinx 型.例5若0≤θ≤π,且f(θ)=53cos 2θ+3sin 2θ-4sinθcosθ,求f(θ)的最大值和最小值.分析利用降幂公式可得:f(θ)=−−++22cos 1322cos 135θθ)23sin(4332sin 2θπθ−+=.由0≤θ≤π,可得-53π<3π-2θ≤3π.所以-1≤sin(3π-2θ)≤1.所以f(θ)的最大值是33+4、最小值是33-4.1.6y=sinxcos 2x 型.通常是用均值不等式求解.例6已知sin 2α+sin 2β+sin 2γ=1(α、β、γ为锐角),那么cosαcosβcosγ最大值是什么?分析由sin 2α+sin 2β+sin 2γ=1,得sin 2α+sin 2β=cos 2γ.那么cos 2αcos 2βcos 2γ=cos 2αcos 2β(sin 2α+sin 2β)≤(3sin sin cos cos 2222βαβα+++)3=827.所以.1.7f(sinx±cosx、sinxcosx)型.通常是用和差换元的方法化为二次函数问题.例7求函数y=sinxcosx+sinx+cosx 的最大值.分析设sinx+cosx=t(|t|≤2),则sinxcosx=212t −.这样y=212t −+t=12(t+1)2-1(-2≤t≤2).所以t=2时y 的最大值是12(2+1)2-1=2+12.二、三角函数最值问题的常见错误.最值问题是中学数学中很常见,很重要的体型,也是高考的热点,此类问题在代数、三角、立体几何和解析几何中屡屡出现,它的解法灵活多变,在学习中发现大家在解题时常常出现错误,而且有的还相当隐蔽,现列举解三角函数最值时常见错误加以分析仅供参考。
三角函数最值问题常见解法
三角函数最值问题的几种常见解法一 、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 函数3cos 3sin 2+--=x x y 的最小值为( ).A . 2B . 0C . 41- D . 6 [分析]本题可通过公式x x 22cos 1sin -=将函数表达式化为2cos 3cos 2+-=x x y ,因含有cosx 的二次式,可换元,令cosx=t ,则,23,112+-=≤≤-t t y t 配方,得41232-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=t y , ∴≤≤-,11t 当t=1时,即cosx=1时,0min =y ,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,,221sin 683316812,,22,1sin ,1sin 183345sin 21sin 5sin 2sin 21sin 5max min 222=+⨯-=∈+=∴=-=+⨯-=∈-=-=∴≤≤-+⎪⎭⎫ ⎝⎛--=++-=-+=y z k k x x y z k k x x x x x x x x y ππππ 二 、引入辅助角法例3已知函数()R x x x x y ∈+⋅+=1cos sin 23cos 212当函数y 取得最大值时,求自变量x 的集合。
[分析] 此类问题为x c x x b x a y 22cos cos sin sin +⋅+=的三角函数求最值问题,它可通过降次化简整理为x b x a y cos sin +=型求解。
解: ().47,6,2262,4562sin 21452sin 232cos 2121452sin 432cos 41122sin 2322cos 121max =∈+=∴+=+∴+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=++=+⋅++⋅=y z k k x k x x x x x x x x y ππππππ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。
高三数学三角函数的最值问题分类例析
三角函数的最值问题分类例析三角函数式的最值问题是函数最值的重要组成部分,也是历屉高考的热点之一。
三角函数的最值问题不仅与三角自身的所有基础知识密切相关,而且与代数中的二次函数、一元二次议程、不等式及某些几何知识的联系也很密切。
因此,三角函数的最值问题的求解,往往要综合应用多方面的知识。
三角函数的最值问题的类型很好,其常见类型有以下几种: 一、y=asinx+b (或y=acosx+b )型 处理方法:利用()1cos 1sin ≤≤x x 或,即可求解,此时必须注意字母a 的符号对最值的影响。
例1 函数y =a cos x +b (a 、b 为常数),若-7≤y ≤1,求b sin x +a cos x 的最大值. 剖析:函数y =a cos x +b 的最值与a 的符号有关,故需对a 分类讨论.解:当a >0时,⇒⎩⎨⎧=+-=+71b a b a a =4,b =-3; 当a =0时,不合题意;当a <0时,⇒⎩⎨⎧-=+=+-71b a b a a =-4,b =-3. 当a =4,b =-3时,b sin x +a cos x =-3sin x +4cos x =5sin (x +ϕ)(tan ϕ=-34); 当a =-4,b =-3时,b sin x +a cos x =-3sin x -4cos x =5sin (x +ϕ)(tan ϕ=34). ∴b sin x +a cos x 的最大值为5.例2.例3已知函数()b a x x a x a x f++--=2cos sin 322cos 的定义域为⎥⎦⎤⎢⎣⎡20π,,值域为[5,1]-,求常数a 、b 的值. 解:∵()b a x a x a x f++--=22sin 32cos ,b a x a ++⎪⎭⎫ ⎝⎛--=232cos 2π .∵20π≤≤x ,∴32323πππ≤-≤-x ,∴1 32cos 21≤⎪⎭⎫ ⎝⎛-≤-πx .当0a >时,()3b f x a b ≤≤+.∴⎩⎨⎧-==+.513b b a ,解得⎩⎨⎧-==.52b a ,当0a <时,3()a b f x b +≤≤.∴⎩⎨⎧=-=+.153b b a ,解得⎩⎨⎧=-=.12b a ,故a 、b 的值为⎩⎨⎧-==52b a 或⎩⎨⎧=-=12b a感悟:分类讨论是重要的数学思想方法,本例若不对常数a 进行讨论,将会出错。
高考专题资料4三角函数最值问题的几种常见类型
三角函数最值问题的几种常见类型1.y=asinx+bcosx 型的函数特点是含有正余弦函数,并且是一次式。
解决此类问题的指导思想是把正、余弦函数转化为只有一种三角函数。
应用课本中现成的公式即可:y=22a b +sin(x+φ),其中tan ba φ=例1.已知函数f(x)=2cosxsin(x+3π)-3sin 2x+sinxcosx(1)求函数f(x)的最小正周期;(2)求f(x)的最小值及取得最小值时相应的x 的值; 2.y=asin 2x+bsinxcosx+cos 2x 型的函数。
特点是含有sinx, cosx 的二次式,处理方式是降幂,再化为型1的形式来解。
例2.求y=sin 2x+2sinxcosx+3cos 2x 的最小值,并求出y 取最小值时的x 的集合。
3.y=asin 2x+bcosx+c 型的函数 特点是含有sinx, cosx ,并且其中一个是二次,处理方式是应用sin 2x+cos 2x=1,使函数式只含有一种三角函数,再应用换元法,转化成二次函数来求解。
例3. 是否存在实数a ,使得函数y=sin 2x+a ·cosx+85a -23在闭区间[0,2π]上的最大值是1?若存在,求出对应的a 值;若不存在,试说明理由. 4.y=sin cos a x cb x d++型的函数特点是一个分式,分子、分母分别会有正、余弦的一次式。
几乎所有的分式型都可以通过分子,分母的化简,最后整理成这个形式,它的处理方式有多种。
例4.求函数y=2sin 2cos xx--的最大值和最小值。
5.含有sinx 与cosx 的和与积型的函数式。
其特点是含有或经过化简整理后出现sinx+cosx 与sinxcosx 的式子,处理方式是应用(sinx+cosx)2=1+2sinxcosx 进行转化,变成二次函数的问题。
例5.求y=2sinxcosx+sinx+cosx 的最大值。
三角函数最值问题的十种常见解法
三角函数最值问题的十种常见解法解法一:利用图像性质求解利用三角函数的图像性质,首先将函数图像画出来,观察函数在指定区间上的最大值和最小值所对应的点的坐标。
解法二:使用导数求解通过对三角函数进行求导,然后将导数等于零进行求解,可以得到函数的关键点,进而通过函数的变化趋势确定最值。
解法三:使用平均值不等式求解根据平均值不等式的性质,可以得到三角函数的最值。
例如,对于正弦函数sin(x),可以利用平均值不等式得到最值。
解法四:使用二次函数的性质求解将三角函数转化为二次函数的形式,然后利用二次函数的性质求解最值。
例如,可以将正弦函数sin(x)转化为二次函数的形式。
解法五:使用三角函数的周期性质求解三角函数的周期性质可以帮助我们确定最值所在的区间。
通过观察函数的周期性质,可以得到函数的最大值和最小值。
解法六:使用三角函数的反函数求解利用三角函数的反函数,可以将问题转化为求解反函数的最值问题。
通过对反函数的最值进行求解,可以得到原函数的最值。
解法七:使用三角函数的恒等式求解利用三角函数的恒等式,可以将复杂的三角函数转化为简单的形式,进而求解最值问题。
例如,可以利用和差公式将三角函数的角度转化为相对简单的形式。
解法八:使用三角函数的基本关系求解利用三角函数的基本关系,可以将复杂的三角函数转化为简单的形式,进而求解最值问题。
例如,可以利用正切函数和余切函数的基本关系求解最值。
解法九:使用三角函数的积分求解通过对三角函数进行积分,可以得到函数的积分表达式,并通过积分表达式求解最值。
例如,可以通过对正弦函数进行积分得到函数的积分表达式。
解法十:使用泰勒级数展开求解利用泰勒级数展开,可以将三角函数转化为幂级数形式,进而求解最值问题。
通过计算前几项幂级数的和,可以得到函数的近似值,并进一步求解最值。
高三数学三角函数的最值习题精选精讲
三角函数的值域或最值常见的三角函数最值的基本类型有: (1)y=asinx+b (或y=acosx+b )型,利用()1cos 1sin ≤≤x x 或,即可求解,此时必须注意字母a 的符号对最值的影响。
(2)y=asinx+bcosx 型,引入辅助角ϕ,化为y=22b a +sin (x+ϕ),利用函数()1s i n≤+ϕx 即可求解。
Y=asin 2x+bsinxcosx+mcos 2x+n 型亦可以化为此类。
(3)y=asin 2x+bsinx+c (或y=acos 2x+bcosx+c ),型,可令t=sinx (t=cosx ),-1≤t ≤1,化归为闭区间上二次函数的最值问题。
(4)Y=d x c b x a ++sin sin (或y=d x bx a ++cos cos )型,解出sinx (或cosx ),利用()1cos 1sin ≤≤x x 或去解;或用分离常数的方法去解决。
(5)y=d x c b x a ++cos sin (y=dx c b x a ++sin cos )型,可化归为sin (x+ϕ)g (y )去处理;或用万能公式换元后用判别式去处理;当a=c 时,还可利用数形结合的方法去处理上。
(6)对于含有sinx±cosx,sinxcosx 的函数的最值问题,常用的方法是令sinx±cosx=t,2≤t ,将sinxcosx 转化为t 的函数关系式,从而化为二次函数的最值问题。
一、利用三角函数的有界性.求解这类问题,首先利用有关三角函数公式化为sin()y A x kωϕ=++的形式.在化简过程中常常用到公式:sin cos ),tan ,b a x b x x aϕϕϕ+=+=其中由及点(a,b)的位置确定.例1 、(2000年高考)已知:212cos 1siny x x x x R =+⋅+∈,,求y 的最大值及此时x 的集合.解:∵212cos 1siny x x x =⋅+1cos 21521sin(2)4264x x x π+=+=++,∴当sin(2)16x π+=时,max 157244y =+= .此时,2262x k πππ+=+,即6x k ππ=+. 所以y 的最大值为74,此时x 的集合为{|}6x x k k Z ππ=+∈,.例2、求函数1cos 3cos xy x-=+的值域.解:1cos 3cos xy x-=+⇒(1)cos 2y x +=-⇒2cos 1x y =-+,由|cos |1x ≤得2||11y -≤+, |1|2y +≥即,解得31y y ≤-≥或,所以函数1cos 3cos xy x-=+的值域是3][1-∞-∞(,,+)二、利用二次函数最值性质求解这类问题,首先利用有关三角函数公式化为2sin sin y x b x c a =++的形式.例3、求函数278cos 2[,]63sin y x x x ππ=--∈-,的值域. 解:278cos 2sin y x x =--=278cos 2(1)cos x x ---=223,(cos 2)x --∵[,]63x ππ∈-,∴1cos [1]2x ∈,,∴3[1]2y ∈-,.例4、(90年高考)求函数sin cos sin cos y x x x x =++的最小值.解:设sin cos x x t +=,[]t ∈则21sin cos 2x x t-=,所以()y f t ==211,2(1)t ⋅-+([t ∈,当1[]t =-∈时,y 有最小值1-.三、利用均值不等式*利用均值不等式求三角函数时,一定要注意均值不等式中的使用条件:一正、二定、三相等. 例6、当0x π<<时,求sin 2cos xy x=+的最大值.解:设22tan0,(0),233x t t x y tπ=><<=≤=+则(当且仅当tan 2x t ==时取等号)。
高中数学解题方法系列:三角函数最值问题的10种方法
高中数学解题方法系列:三角函数最值问题的10种方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,对三角函数的恒等变形能力及综合应用要求较高.解决三角函数最值这类问题的基本途径,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.下面介绍几种常见的求三角函数最值的方法:一.转化一次函数在三角函数中,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1.求函数2cos 1y x =-的值域[分析] 此为cos y a x b =+型的三角函数求最值问题, 设cos t x =,由三角函数的有界性得[1,1]t ∈-,则21[3,1]y t =-∈-二. 转化sin()y A x b ωϕ=++(辅助角法)观察三角函数名和角,先化简,使三角函数的名和角统一.例2.(2017年全国II 卷)求函数()2cos sin f x x x =+的最大值为.[分析] 此为sin cos y a x b x =+型的三角函数求最值问题,通过引入辅助角公式把三角函数化为sin()y A x B ωϕ=++的形式,再借助三角函数图象研究性质,解题时注意观察角、函数名、结构等特征.一般可利用|sin cos |a x b x +≤求最值.()f x ≤三. 转化二次函数(配方法)若函数表达式中只含有正弦函数或余弦函数,且它们次数是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3. 求函数3cos 3sin 2+--=x x y 的最小值.[分析]利用22sin cos 1x x +=将原函数转化为2cos 3cos 2+-=x x y ,令cos t x =,则,23,112+-=≤≤-t t y t 配方,得41232-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=t y , ∴≤≤-,11t Θ当t=1时,即cosx=1时,0min =y四. 引入参数转化(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(),cos sin 21cos sin 2x x x x ±=± 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4. 求函数sin cos sin .cos y x x x x =++的最大值.[分析]解:令().cos sin 21cos sin 2x x x x +=+,设sin cos .t x x =+则[]()t t y t t x x +-=∴-∈-=21,2,221cos sin 22,其中[]2,2-∈t 当.221,14sin ,2max +=∴=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=y x t π 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5. 已知()π,0∈x ,求函数1sin 2sin y x x =+的最小值. [分析] 此题为xa x sin sin +型三角函数求最值问题,当sinx>0,a>1,不能用均值不等式求最值,适合用函数在区间内的单调性来求解.设()1sin ,01,2x t t y t t =<≤=+≥=2t =. 六.利用函数在区间内的单调性 例6.已知()π,0∈x ,求函数x x y sin 2sin +=的最小值. [分析] 此题为xa x sin sin +型三角函数求最值问题,当sinx>0,a>1,不能用均值不等式求最值,适合用函数在区间内的单调性来求解. 设()t t y t t x 1,10,sin +=≤<=,在(0,1)上为减函数,当t=1时,3min =y .七.转化部分分式例7.求函数1cos 21cos 2-+=x x y 的值域[分析] 此为dx c b x a y -+=cos cos 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. 解法一:原函数变形为1cos ,1cos 221≤-+=x x y Θ,可直接得到:3≥y 或.31≤y 解法一:原函数变形为()()∴≤-+∴≤-+=,1121,1cos ,121cos y y x y y x Θ3≥y 或.31≤y 八. 数形结合由于1cos sin 22=+x x ,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8. 求函数()π<<--=x xx y 0cos 2sin 的最小值. [分析] 法一:将表达式改写成,cos 2sin 0x x y --=y 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.0<≤y k AB 可求得.3365tan -==πAB k 所以y 的最小值为33-(此时3π=x ). 法二:该题也可利用关系式asinx+bcosx=()φ++x b a sin 22(即引入辅助角法)和有界性来求解.九. 判别式法例9.求函数22tan tan 1tan tan 1x x y x x -+=++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:()()()()222tan tan 1tan tan 11tan 1tan 101,tan 0,x x y x x y x y x y y x x k k ππ-+=++∴-+++-=∴===∈1≠y 时此时一元二次方程总有实数解()()()().3310313,014122≤≤∴≤--∴≥--+=∆∴y y y y y 由y=3,tanx=-1,()3,4max =∈+=∴y z k k x ππ 由.31,4,1tan ,31min =+=∴==y k x x y ππ 十. 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10.设()⎪⎭⎫ ⎝⎛≤≤--+-=20214sin cos 2πx a x a x x f ,用a 表示f(x)的最大值M(a). 解:().214sin sin 2+-+-=a x a x x f 令sinx=t,则,10≤≤t ()().21442214222+-+⎪⎭⎫ ⎝⎛--=+-+-==a a a t a at t x f t g (1) 当12≥a ,即()t g a ,2≥在[0,1]上递增, ()();21431-==a g a M (2) 当,120≤≤a 即20≤≤a 时,()t g 在[0,1]上先增后减,();214422+-=⎪⎭⎫ ⎝⎛=a a a g a M (3) 当,02≤a 即()t g a ,0≤在[0,1]上递减,()().4210a g a M -== ()⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧≤-≤≤+-≥-=∴0,42120,21442,21432a a a a a a a a M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题目关键和本质所在.挑战自我:1.求函数y=5sinx+cos2x 的最值2.已知函数()R x x x x y ∈+⋅+=1cos sin 23cos 212当函数y 取得最大值时,求自变量x 的集合.3.已知函数())cos (sin sin 2x x x x f +=,求函数f(x)的最小正周期和最大值.参考答案:1.[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,,221sin 683316812,,22,1sin ,1sin 183345sin 21sin 5sin 2sin 21sin 5max min 222=+⨯-=∈+=∴=-=+⨯-=∈-=-=∴≤≤-+⎪⎭⎫ ⎝⎛--=++-=-+=y z k k x x y z k k x x x x x x x x y ππππΘ 2.[分析] 此类问题为x c x x b x a y 22cos cos sin sin +⋅+=的三角函数求最值问题,它可通过降次化简整理为x b x a y cos sin +=型求解.解: ().47,6,2262,4562sin 21452sin 232cos 2121452sin 432cos 41122sin 2322cos 121max =∈+=∴+=+∴+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=++=+⋅++⋅=y z k k x k x x x x x x x x y ππππππ∴ f(x)的最小正周期为π,最大值为21+.3.[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:()⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=+-=+=42212sin 2cos 1cos sin 2sin 22πx sn x x x x x x f。
三角函数最值问题的十种常见解法
三角函数最值问题的十种常见解法t=sinx+cosx,则y=t+sinx*cosx,利用关系式sinx*cosx≤1可得y≤t+1,而t的取值范围为[-√2,√2],当t=√2时,y取得最大值√2+1.五.利用导数法求极值对于一些复杂的三角函数最值问题,可以利用导数法求解.例如对于y=2sinx+3cosx+4sin2x,求其最大值.分析]解:y'=2cosx-3sinx+8cos2x,令y'=0,得cosx=3/10或cosx=-1/2,代入原式可得y的最大值为(7+8√6)/5.六.利用三角函数的周期性对于周期函数,可以利用其周期性来求解最值问题.例如对于y=3sin(2x+π/6)+4cos(2x-π/3),求其最大值.分析]解:由于sin和cos函数都是周期为2π的函数,因此可以将y化简为y=3sin2x+4cos2x+3√3,利用三角函数的性质可得y的最大值为7+3√3.七.利用三角函数的单调性对于单调函数,可以利用其单调性来求解最值问题.例如对于y=2sinx+3cosx,求其最小值.分析]解:y的导数y'=2cosx-3sinx,y'的符号与sinx和cosx的符号相同,因此y在[π/2,π]上单调递减,在[0,π/2]上单调递增,因此y的最小值为y(π/2)=2.八.利用三角函数的对称性对于一些具有对称性的三角函数,可以利用其对称性来求解最值问题.例如对于y=sin2x+cos2x,求其最大值和最小值.分析]解:y=sin2x+cos2x=1,因此y的最大值为1,最小值也为1.九.利用三角函数的积分性质对于一些三角函数的积分性质,可以利用其求解最值问题.例如对于y=sin2x/x,求其最大值.分析]解:y'=2cos2x/x-sin2x/x²,令y'=0,得x=tanx,代入原式可得y的最大值为2.十.利用三角函数的平均值不等式对于一些三角函数,可以利用其平均值不等式来求解最值问题.例如对于y=sin2x+cos2x,求其最大值和最小值.分析]解:由平均值不等式可得(sin2x+cos2x)/2≥sinx*cosx,因此y的最大值为1,最小值也为1.sin x+\cos x=1+2\sin x\cos x$,设$t=\sin x+\cos x$,则$2\sin x\cos x=\frac{t^2-1}{2}$,$\therefore y=\frac{t+\frac{t^2-1}{2}}{2}=\frac{t^2+t-1}{4}$,其中$t\in[-\sqrt{2},\sqrt{2}]$。
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三角函数的最值问题 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
三角函数的最值问题
三角函数最值问题散见于不同的章节,或作为问题的背景、或作为单独的数学问题、或作为解题的工具。
今天,我们就求解最值的方法层面展开讨论!
一 化为单名函数的形式
例1 函数f(x)=x x x x 44sin cos sin 2cos --
① 求f(x)得最小正周期;
② ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡∈2,0πx 时,求f(x)的最小值。
解:
(1) x x x x x f cos sin 2sin cos )(22--= x x 2sin 2cos -= )2
22sin 222(cos 2⋅-=x x )4
2cos(2π+=x ∴ f(x)最小正周期是π=T
(2)20π≤
≤x ∴ ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∈+45,422πππx ∴ 442ππ=+
x 即0=x 时最大值是1 ππ=+
42x 即83π=x 时最小值是-2 注意
① 辅助角公式)sin(cos sin 22ϕ++=+x b a x b x a 的应用
② 注意三角函数区间最值的正确取舍
二 单名函数的复合型
例2 3
1sin sin =+y x ,求x y 2cos sin -的最值
解:∵ x y sin 3
1sin -= ∴ 1sin 311≤-≤-x ∴ 3
4sin 32≤≤-x ∴ 12
11)21(sin cos sin 22--=-=x x y u ∴ 21sin =x u 的最小值为12
11- ; 32sin -=x u 的最大值为94 注意:隐含条件不可忽视!
三 关系代换x x cos sin ±与x x cos sin
例3 求函数x
x x x y cos sin 1cos sin ++=的最值 解:令x x t cos sin += 则 x x t cos sin 12+=
∴ )1(2
1121
2-=+-=t t t y ∴ 22≤≤-t 且 1≠t
∴ )12(21)12(21-≤≤+-y 且 1-≠y
注意① 代换要等效 ;② 原函数中对代换量的现定!
四 限量代换
例4 求函数21x x y -+=的值域
解:函数的定义域[]1,1-∈x
令 θcos =x , πθ≤≤0 )4
sin(2sin cos π
θθθ+=+=y ∴ 21≤≤-y
注意:限量代换要求对代换量进一步分析并“定性”
五 建立关系等式整体带入或转化
例5 设A y x =+,求y x sin sin 的最值
解:∵ y x y x y x sin sin cos cos )cos(+=- y x y x y x sin sin cos cos )cos(-=+
∴ )cos(cos )cos()cos(sin sin 2y x A y x y x y x +-=+--=
∴
2
1cos sin sin 21cos +≤≤-A y x A ∴ y x sin sin 最大值为2
1cos +A , 最小值为21cos -A 注意:找沟通已知与未知的一个或两个函数!
练习:
1求)3
cos(sin 3π++=x x y 的最值 2 Rt ABC ∆中,090=∠C ,求B A sin sin +的最大值 3 求x x y cos sin +=的最大值与最小值
4 求x x a x f 2cos sin 42)(--=的最值
5已知A y x =+,求y x cos sin 的最值 6 )2sin(5)(ϕ+=x x f 对任意都有)3
()3(x f x f +=-ππ (1)求ϕ的最小值;
(2)ϕ取最小值时若⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∈6,6ππx ,求f(x) 的最小值。