三角函数的最值

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三角函数的最值

一、知识归纳

1. 基础知识

(1) 配方法求最值

主要是利用三角函数理论及三角函数的有界性,转化为二次函数在闭区间上的最值问题,如求函数2

sin sin 1y x x =++的最值,可转化为求函数

[]21,1,1y t t t =++∈-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:

sin )a x bcox x ϕ+=+

如函数1

2sin y x cox

=

++的最大值是( )

A .

12- B.12+ C.12- D.12

-- 应选B (3) 数形结合

常用到直线斜率的几何意义,例如求函数sin 2

x

y cox =

+的最大值和最小值。函数

sin 2

x

y cox =

+的几何意义为两点(2,0),(cos ,sin )P Q x x -连线的斜率k ,而Q 点的

轨迹为单位圆,由图可知max min y y == (4) 换元法求最值

①利用换元法将三角函数问题转化为代数函数,此时常用万能公式和判别式求最值。

②利用三角代换将代数问题转化为三角函数,然而利用三角函数的有界性等求最值。

例如:设实数y x ,满足,12

2

=+y x 则y x 43+的最大值为______. 解:由,12

2

=+y x 可设θθsin ,cos ==y x

则)sin(5sin 4cos 343ϕθθθ+=+=+y x ,则其最大值为5。 2. 重点难点: 通过三角变换结合代数变换求三角函数的最值。 3. 思维方式

(1) 认真观察函数式,分析其结构特征,确定类型。

(2) 根据类型,适当地进行三角恒等变形或转化,这是关键的步骤。 (3) 在有关几何图形的最值中,应侧重于将其化为三角函数问题来解决。

4. 特别说明

注意变换前后函数的等价性,正弦、余弦的有界性及函数定义域对最值确定的影响,含参数函数的最值,解题要注意参数的作用和影响。

二、题型剖析

1、化为一个角的三角函数,再利用有界性求最值。 例1:函数Y=acosx+b (a.b 为常数),若71y -≤

≤,求bsinx +acosx 的最大值.

练习: 求函数2

sin cos 1y x x x =+-的最值,并求取得最值时的x 值。

解:cos 2)21y x x =

-+-

1112cos 2sin(2)2262

x x x π--=-- ∴当22,6

2

x k π

π

π-=+

即()3

x k k Z π

π=+

∈时,y 取得最大值,max 1

2y =

当22,6

2

x k π

π

π-

=-

即()6

x k k Z π

π=-

∈时,y 取得最小值,m x

32

i y =-。

思维点拨:三角函数的定义域对三角函数有界性的影响。

2、转化为闭区间上二次函数的最值问题。

例2、.2sin cot sin 2

cot 的最值求函数x x x x y ⋅+⋅= 解:8741cos 2cos sin 2sin cos sin sin cos 12

+⎪⎭⎫ ⎝⎛

+=⋅+⋅+=x x x x x x x x y

时当41cos 1cos 0sin -=∴±≠∴≠x x x ,y 有最小值8

7

,无最大值.

练习:是否存在实数a ,使得函数2385cos sin 2

-+

+=a x a x y 在闭区间⎥⎦

⎢⎣⎡2,0π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。

解:2185421cos 22

-++⎪⎭⎫ ⎝

--=a a a x y

当2

0π≤

≤x 时,1cos 0≤≤x ,令x t cos =则10≤≤t ,

,218542122

-++⎪⎭

⎝⎛--=a a a t y 10≤≤t

)

(42

3

1

21854,2cos 2,20,12012max 舍或时即则当时即-==⇒=-+===≤≤≤≤a a a a y a x a t a a

)(512

12185,0cos 0,0,022max 舍时即则当时即=⇒=-===<

)(13

2012385,1cos 1,2,123max 舍时即则当时即=⇒=-+===>>a a a y x t a a 综上知,存在23

=a 符合题意。

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x x x x cos sin ,cos sin ±同时出现的题型。 例3:求函数()()x x y cos 34sin 34--=的最小值。 解:()x x x x y cos sin 9cos sin 1216++-=

令[]

2.2,4sin 2cos sin -∈⎪⎭

⎫ ⎝⎛

+=+=t x x x t π,则21cos sin 2-=t x x

2

7

342921912162

2+⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-⋅+-=∴t t t y ,[]

2.2-∈t

所以当34=

t 时,2

7

min =y [思维点拨]:遇到x x cos sin +与x x cos sin 相关的问题,常采用换元法,但要注意的取值

范围是]2,2[-,以保证函数间的等价转化。

4、图象法,解决形如d

x b c

x a y ++=cos sin 型的函数。

例4、求函数

2sin 2cos x y x

-=

-的最大值和最小值.。 思维点拨:此题为基本题型解决的方法很多,可用三角函数的有界性或万能公式,判别式法。这里以图象法的主求解。 例5、设]2,

0[π

∈x ,若方程

有两解,求a 的取值范围。

解:

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