求函数最值的12种方法

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求函数值域的12种方法

一、常用函数的值域,这是求其他复杂函数值域的基础。

1.函数),0(R x k b kx y ∈≠+=的值域为R;

2.二次函数),0(2R x a c bx ax y ∈≠++=当0>a 时值域是[a

b a

c 442

-,+)∞,

当0

b a

c 442

-];

3.反比例函数)0,0(≠≠=

x k x

k

y

的值域为}0|{≠y y ;

4.指数函数),1,0(R x a a a y x ∈≠>=且的值域为+R ;

5.对数函数x y a log =)0,1,0(>≠>x a a 且的值域为R;

6.函数)( cos ,sin R x x y x y ∈==的值域为[-1,1];函数 ),2

k (x tan Z k x y ∈+

≠=π

π,

cot x

y =),(Z k k x ∈≠π的值域为R;

7.对勾函数)0,0(≠>+=x a x

a x y 的值域为),2[]2,(+∞⋃--∞a a ;8.形如)0,0(≠>-=x a x

a x y 的值域为}0|{≠y y ;渐近线为y=x

二、求值域的方法

1.直接法(观察法)

通过对函数定义域、性质的观察,结合函数的解析式,求得函数的值域

例1

求函数3422+-=x x y (x ∈[30,])的最值

解:∵1)1(22+-=x y ,∴当3x =时,max y 1x 9==,时,min y =1.

例2求函数323y x =+-的值域。

解:由算术平方根的性质,知23x -≥0,故323y x =+

-≥3.

∴函数的值域为)∞+,3[.

2.反函数法求值域

对于形如)0(≠++=

a b

ax d

cx y 的值域,用函数和它的反函数定义域和值域关系,通过求反函数的定义域从而得到原函数的值域。

例3求函数1

2

x y x +=

+的值域。解:显然函数1

2

x y x +=+的反函数为:121y x y -=-,其定义域为y≠1的实数,故函数y 的值域为{y ∣y≠1,y

∈R}。

3.换元法求值域

对形如)0,0(≠≠+++=c a d cx b ax y 的函数常设d cx t +=来求值域;对形如

)0,0(2≠≠-++=c a cx c b ax y 的函数常用“三角换元”

,如令αcos =x 来求值域。例4

求函数321y x x =-++的值域。

解:设21

(0)t x t =

+≥,则21(1)2x t =-。于是221117

(1)3(1)442222

y t t t =--+=+-≥-=-.

所以,原函数的值域为:7,2⎡⎫-

+∞⎪⎢⎣⎭

。例5已知),(y x p 是圆42

2

=+y x 上的点,试求xy y x t 32

2

-+=的值域。

解:在三角函数章节中我们学过:1cos sin 22=∂+∂注意到42

2

=+y x 可变形为:1)2

()2(22=+y x

,0[,sin 2

,cos 2∈∂∂=∂=y

x 2π)则∂-=∂⨯∂⨯-=2sin 64sin 2cos 234t 4,0[2∈∂又π)即]1,1[2sin -∈∂故]10,2[-∈t 例6

求函数2

1x x y -+=的值域

解:∵1-x 2≥0,∴|x|≤1,设])2,2[(sin π

πθθ-

∈=x ,则)

4

sin(2cos sin π

θθθ+=+=y 21,4

34

4

≤≤-∴≤

+

≤-

y π

π

θπ

例7求函数2()43f x x x x =+-+-的值域。

解:由22()43(2)1f x x x x x x =+-+-=+--+,令2sin x θ=+,其中,22ππθ⎡⎤

∈-

⎢⎥⎣

⎦,则()2sin cos 22sin()4

f x π

θθθ=++=++,

因为,22ππθ⎡⎤

∈-

⎢⎥⎣⎦

,所以3,444πππθ⎡⎤+∈-⎢⎥⎣⎦,从而2sin(),142πθ⎡⎤+∈-⎢⎥⎣⎦,因此()1,22f x ⎡⎤∈+⎣⎦。4.配方法求值域

二次函数或可转化为二次函数的函数常用此方法来还求解,但在转化的过程中要注意

等价性,特别是不能改变定义域。

例8求x x x f 432)(2⨯-=+在区间[]1,0-内的最值。

解:配方得

3

4

)322(3432)(22+

--=⨯-=+x x x x f []1,0x ∈- ,

所以1212x ≤≤,从而当223x =即22log 3x =时,()f x 取得最大值43

;当21x

=即0x =

时()f x 取得最小值1。

5.用“方程判别式”法求值域

对形如)0(22212

22

21121≠+++++=

a a c x

b x a

c x b x a y 的函数常转化成关于x 的二

次方程,由于方程有实根,即0≥∆从而求得y 的范围,即值域。值得注意的是,要对方程的二次项系数进行讨论。

例9求函数y =

2

2122+-+-x x x x 的最值

解:∵分母1)1(2+-x ≠0,∴定义域为R .原式化为)12()12()1(2-+---y x y x y =0.

当y ≠1时,此二次方程有实根.∴△=)12)(1(4)12(2----y y y =)32)(12(+--y y ≥0,即21

≤y ≤23;当y =1时,x =1,即x =1时,y =1∈[21,2

3].∴max y =2

3

,min y =21

.

例10求函数y =

4

x 4132

+×-

2

x

的最值解:由y +

2

x

=4

x 4132

+×平方整理得:2x 8-3yx 16+-0y 162=.由于x 为实数,

∴△=2)16(y --)163(842y -⨯≥0,故y ≥

4

2或y ≤-

4

2.

当函数在x >0时,y =4

x 4132

+×-

2

x >4

x 23×-

2

x =2

1

3-x>0;在x ≤0时,显然有y >0,∴y ≤-4

2不属于所给函数的值域,这是由于在变形过程中采用了两边平方

后而引起值域扩大的部分,应舍去.∴min y =

4

2.

6.利用函数的有界性求值域

借助20,sin 1x x ≥≤等解决。例如对形如d

x b c

x a y ++=

cos sin ,由于正余

弦函数都是有界函数,值域为[-1,1],利用这个性质可求得其值域。

例11求函数22

4

1

x y x +=-的值域。解:由2241

x y x +=-得241y x y +=-,有由2

0x ≥得

401y y +≥-,解得41y y ≤- 或,∴函数值域为:(]()

,41,-∞-+∞ 例12求函数x

x

y cos 2sin -=

的值域

x x y y sin cos 2:=+解y x y 2)sin(12

=-+⇒ϕy

=ϕtan 其中2

12)sin(y

y

x +=

-⇒ϕ1

|)sin(|≤-∴ϕx 1

|12|2

≤+y y 即21|2|y y +≤⇒221)2(y y +≤⇒y x y x 2cos sin =-⇒R x ∈ 3333≤≤-y 解得:

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