三角函数最值问题的几种常见类型

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求三角函数最值问题的几种常见类型

1:()sin cos y a x b y a x b =+=+或型的函数

此类函数利用()sin 1cos 1x x ≤≤或即可求解,显然max min ,y a b y a b =+=-+ [例1] 求sin()cos 6

y x x π

=-的最大值与最小值

1[]

sin()cos sin 2sin 626611 =sin 2264

y x x x x ππππ⎡⎤

⎛⎫=-=-- ⎪⎢⎥

⎝⎭⎣⎦

⎫--

⎪⎝⎭解析

max min 1111244

113(1)244y y ∴=⨯-=

=⨯--=-

例. 在直角三角形中,两锐角为A 和B ,求B A sin sin 的最大值。

解:A A A A A B A 2sin 2

1

cos sin )2sin(sin sin sin ==-=π

由20π

<

π

=

A 时,

B A sin sin 有最大值

2

1。 2.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=sin(x+φ),其中

tan b a

φ=

例1(2004年全国,理4)函数x x y cos 3sin +=在区间[0,

2

π

]上的最小值为___。 [解析] : x x y cos 3sin +==2(x x cos 2

3

sin 21⋅+

) =2(3sin

cos 3

cos

sin π

π

⋅+⋅x x )=2.3sin ⎪⎭⎫ ⎝

+πx

因为⎥⎦⎤

⎢⎣⎡∈2,0πx ,所以3233ππππ+≤+≤x ,当⎥⎦⎤⎢⎣⎡+∈+32,33ππππx 时,易知y 的最小值

为12123cos 232sin 2min =⨯==⎪⎭

⎝⎛+=πππy

[答案] 所以应填“1”。

例2已知函数f (x )=2cos x sin(x +

3

π

)-3sin 2x +sin x cos x

(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;

(3)若当x ∈[12

π,12

]时,f (x )的反函数为f -1(x ),求f --1(1)的值.

解:(1)f (x )=2cos x sin(x +

3

π

)-3sin 2x +sin x cos x =2cos x (sin x cos 3π+cos x sin 3

π

)-3sin 2x +sin x cos x

=2sin x cos x +3cos2x =2sin(2x +3

π

)

∴f (x )的最小正周期T =π

(2)当2x +3π=2k π-2

π

,即x =k π-125π (k ∈Z )时,f (x )取得最小值-2.

(3)令2sin(2x +3

π

)=1,又x ∈[27,2ππ],

∴2x +3π∈[3π,23π],∴2x +3π=65π,则

x =4π,故f --1(1)= 4

π. 3.y=asin 2x+bsinxcosx+cos 2x 型的函数。

此类函数可先降次,再整理转化()sin y A x B ωφ=++形式解决,

例.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。

2sin cos 3x x ++⎡⎤⎣⎦2

2

解析:

y=sinx cosx

(

)2sin cos 21sin 2(1cos 2)sin 2cos 22

)2

4

3

sin(2)1,22,4428

32,|,8x x x x x x x x x k x k k Z y x x k k Z π

ππππππππ⎛⎫

++ ⎪⎝⎭

=+++=++=++∴+=-+=-+=-∈⎧⎫

==-∈⎨⎬

⎩⎭

222

min =sinx+cosx cosx 当即时

4.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,转化成形如2(11)y At Bt c t =++-≤≤的二次函数来求解。

例是否存在实数a ,使得函数y =sin 2x +a ·cos x +85

a -23在闭区间[0,2

π

]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.

22

2max 2max 5351

.:1cos cos (cos ).

822482

0,0cos 1.

2

531,2,cos 1,1282

202(),135101,02,cos ,1

224823

40().

20,0,cos 0,2a a y x a x a x a x x a a x y a a a a a a a x y a a a a a x y π

=-++-=--++-≤≤≤≤>>==+-=⇒=<≤≤≤≤==+-=⇒==-<<<=解当时若

时即则当时舍去若即则当时或舍去若即则当时max 5112

1()825

a a =-=⇒=>舍去

综合上述知,存在2

3=a 符合题设

5.y=

sin cos a x c

b 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,如利用万能公式换元后用判别式处理。 例.求函数y=

2sin 2cos x

x

--的最大值和最小值。

解法1:原解析式即:sinx-ycosx=2-2y, 即sin(x+φ

∵ |sin(x+φ)|≤1,

1,解出y 的范围即可。

解法2:

2sin 2cos x

x

--表示的是过点(2, 2)与点(cosx, sinx)的斜率,而点(cosx, sinx)是单位圆

上的点,观察图形可以得出在直线与圆相切时取极值。

解法3:应用万能公式设t=tg(2

x

) 则y=22

22231t t t -++,即(2-3y)t 2-2t+2-y=0

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