三角函數(shù)的值域(最值)問題,其實質上是對含有三角函數(shù)的復合函數(shù)的求值,是三角函數(shù)基礎知識的綜合應用。這類問題的解決涉及到問題轉換、等價化歸等常用方法。下面就其類型與解法舉例說明。
一、一次型:y=asin(ωx+φ)+b型函數(shù)
這是一個基本型,其本質是y=at+b,其中t=sin(ωx+φ)的一次函數(shù)問題,其解法關鍵是求出t=sin(ωx+φ)的范圍。
例1、求函數(shù)y=2sin2x+■+2在x∈0,■上的最值。
解:∵0≤x≤■,∴■≤2x+■≤■,
∴-■≤sin2x+■≤1
∴sin2x+■=1時,ymax=4;
sin2x+■=-■時,ymin=1。
二、合一型:
y=asinωx+bcosωx+c型函數(shù)
這類題目解決的思路是把問題化歸為y=asin(ωx+φ)+b的形式,一般而言f(x)max=a+b,f(x)min=-a+b,但若附加了x的取值范圍,最好的方法是通過圖像加以解決。
例2、在0≤x≤■條件下,求y=cos2x-4sinxcosx-3sin2x的最大值和最小值。
解:利用二倍角余弦公式的變形公式,有y=■-2sin2x-3■
=2(cos2x-sin2x)-1
=2■cos2xcos■-sin2xsin■-1
=2■cos2x+■-1
∵0≤x≤■,■≤2x+■≤■
∴-1≤cos2x+■≤■
綜上所述,
當cos2x+■=■時,ymax=1
當cos2x+■=-1時,ymin=-2■-1
三、二次型:y=asin2x+bsinx+c
或y=acos2x+bcosx+c(a≠0)型函數(shù)
其解法是令t=sinx或t=cosx,通過換元化為關于t的二次函數(shù)y=at2+bt+c值域或最值的問題,但需要注意新元t的取值范圍。
例3、求函數(shù)y=cos2x-3sinx的最大值。
解:y=cos2x-3sinx
=-sin2x-3sinx+1
令t=sinx,t∈-1,1
∴y=-t2-3t+1=-t+■2+■
∴當t=-1時,ymax=3
四、分式型:如y=■
或y=■(ac≠0)型函數(shù)
利用正(余)弦函數(shù)的有界性,轉化為以函數(shù)y為主元的不等式,是解決這類問題的最佳方法。
例4.求函數(shù)y=■的值域。
解:∵y=■
∴(y+2)sinx=3+2y
∴sinx=■且sinx≤1
∴■≤1
解不等式得y∈-■,-1
五、和、差、積型:
y=a(sinx±cosx)+bsinxcosx+c
sinα+cosα,sinα-cosα,sinαcosα這三者之間有著相互制約,不可分割的密切聯(lián)系。sinαcosα是紐帶,三者之間知其一,可求其二。令t=sinx±cosx換元后依題意可靈活使用配方法、重要不等式、函數(shù)的單調性等方法來求函數(shù)的最值。同樣需要注意新元t的取值范圍。
例5、已知y=2sinθcosθ+sinθ-cosθ(0≤θ≤π),求y的最大值、最小值。
解:設t=sinθ-cosθ
=■sinθ-■
又∵0≤θ≤π
∴-■≤θ-■≤■
∴-1≤t≤■
∵2sinθcosθ=1-t2
∴y=-t2+t+1=t-■2+■
當t=■時,ymax=■;
當t=-1時,ymin=-1
處理三角函數(shù)值域問題的實質是實現(xiàn)新問題向舊問題轉化,復雜問題向簡單問題轉化,未知問題向已知問題轉化。應該注意的是求三角函數(shù)的最值方法有多種,像配方法、不等式法、數(shù)形結合法、導數(shù)法等,這里不再贅述。(市實高徐玲玲)
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