三角函数求值域专题求三角函数值域及最值的常用方法:(1) 一次函数型:或利用为:=+=x b x a y cos sin )sin(22ϕ+⋅+x b a ,利用函数的有界性或单调性求解;化为一个角的同名三角函数形式,(1):5)123sin(2+--=πx y ,x x y cos sin =(2)x x y cos 3sin 4-=(3).函数在区间上的最小值为 1 . (4)函数且的值域是___(,1][1,)-∞-⋃+∞(2)二次函数型:化为一个角的同名三角函数形式的一元二次式,利用配方法、 换元及图像法求解; 二倍角公式的应用:如: (1) x x y 2cos sin += (2)函数的最大值等于43. (3).当时,函数的最小值为 4 .(4).已知k <-4,则函数y =cos2x +k (cos x -1)的最小值是 1 . (5).若,则的最大值与最小值之和为____2____.(3)借助直线的斜率的关系用数形结合求解;型如dx c bx a x f ++=cos sin )(型。
此类型最值问题可考虑如下几种解法:①转化为c x b x a =+cos sin 再利用辅助角公式求其最值; ②利用万能公式求解;③采用数形结合法(转化为斜率问题)求最值。
例1:求函数sin cos 2xy x =-的值域。
解法1:数形结合法:求原函数的值域等价于求单位圆上的点P(cosx , sinx )与定点Q(2, 0)所确定的直线的斜率的范围。
作出如图得图象,当过Q 点的直线与单位圆相切时得斜率便是函数sin cos 2xy x =-得最值,由几何知识,易求得过Q的两切线得斜率分别为3-3。
结合图形可知,此函数的值域是[。
解法2:将函数sincos2xyx=-变形为cos sin2y x x y-=,∴sin()xφ+=由|sin()|1xφ+=≤22(2)1y y⇒≤+,解得:33y-≤≤,故值域是[33-解法3:利用万能公式求解:由万能公式212sinttx+=,221cos1txt-=+,代入sincos2xyx=-得到2213tyt=--则有2320yt t y++=知:当0t=,则0y=,满足条件;当0t≠,由24120y=-≥△,33y⇒-≤≤,故所求函数的值域是[33-。
解法4:利用重要不等式求解:由万能公式212sinttx+=,221cos1txt-=+,代入sincos2xyx=-得到2213tyt=--当0t=时,则0y=,满足条件;当0t≠时,22113(3)yt tt t==---+,如果t > 0,则22113(3)yt tt t==-≥=--+,此时即有03y-≤<;如果t < 0,则213()(3)ytt=≤=-+-0y<≤。
综上:此函数的值域是[。
例2.求函数的最小值.解法一:原式可化为,得,即,故,解得或(舍),所以的最小值为.解法二:表示的是点与连线的斜率,其中点B在左半圆上,由图像知,当AB与半圆相切时,最小,此时,所以的最小值为.(4)换元法.代数换元法代换:x x x x y cos sin cos sin ++= 令:t t y t x x +-==+21,cos sin 2则再用配方、 例题:求函数的最大值.解:设,则,则,当时,有最大值为.(5)降幂法型如)0(cos sin sin 2≠+⋅+=a c x x b x a y 型。
此类型可利用倍角公式、降幂公式进行降次、整理为sin 2cos 2y A x B x =+型再利用辅助角公式求出最值。
例1:求函数)2474(cos sin 4sin 3cos 35)(22ππ≤<-+=x x x x x x f 的最值,并求取得最值时x 的值。
解:由降幂公式和倍角公式,得x xx x f 2sin 222cos 1322cos 135)(--++= 332sin 23cos 32+-=x x 33)62cos(4++=πx∵2474ππ≤<x , ∴436232πππ≤+<x ,∴21)62cos(22-<+≤-πx ∴()f x 的最小值为2233-,此时247π=x ,()f x 无最大值。
例2. 已知函数,.(I )求的最大值和最小值;(II )若不等式在上恒成立,求实数的取值范围. 解:(Ⅰ) .又,,即,. (Ⅱ),,且,,即的取值范围是. (5)典型应用题扇形的半径为1,中心角为,是扇形的内接矩形,问在怎样的位置时,矩形的面积最大,并求出最大值.解:连接,设,则,,. ,,所以当时,在圆弧中心位置,.类型6:条件最值问题(不要忘了条件自身的约束)。
例1. 已知,求的最大值与最小值. 解:(1)由已知得:,,则.,当时,有最小值;当时,有最小值.例2:已知αβαsin 2sin 2sin 322=+,求βα22sin sin +=y 的取值范围。
解:∵αβαsin 2sin 2sin 322=+,∴ααβsin sin 23sin 22+-= ∵1sin 02≤≤β ∴32sin 01sin sin 230sin sin 2322≤≤⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤+-≥+-ααααα解得∵21)1(sin 21sin sin 21sin sin 2222+--=+-=+=αααβαy ∵32sin 0≤≤α。
∴sin α=0时,0min =y ; 32sin =α时,94max =y ∴94sin sin 022≤+≤βα。
例3 :求函数x x y -+=1的最大值和最小值,并指出当x 分别为何值时取到最大值和最小值。
解:∵定义域为0≤x ≤1,可设x x 2cos =且20πθ≤≤θθ22sin cos 11=-=-x ,20πθ≤≤∴)4sin(2cos sin sin cos 22πθθθθθ+=+=+=y∵20πθ≤≤,∴4344ππθπ≤+≤,∴1)4sin(22≤+≤πθ即21≤≤y ABORS PQ∴当44ππθ=+或434ππθ=+,即θ =0或2πθ=(此时x=1或x=0),y=1;当2πθ+,即4πθ=时,(此时21=x ),2=y ,当x=0或x=1时,y 有最小值1;当21=x 时,y 有最大值2。
【反馈演练】1.函数的最小值等于____-1_______.2.已知函数,,直线和它们分别交于M ,N ,则_________. 3______4 _______. 4.函数的最大值为_______5.函数的值域为 .6.已知函数,则的值域是 .7.已知函数在区间上的最小值是,则的最小值等 于_________.328.(1)已知,函数的最大值是_______. (2)已知,函数的最小值是____3___.9.在△OAB 中,O 为坐标原点,,则当△OAB 的面积达最大值时,_____________ .10.已知函数.(Ⅰ)求函数的最小正周期;(Ⅱ)求函数在区间上的最小值和最大值. 解:(Ⅰ).因此,函数的最小正周期为.(Ⅱ)因为在区间上为增函数,在区间上为减函数,又,,, 故函数在区间上的最大值为,最小值为. 解法二:作函数π()24f x x ⎛⎫=- ⎪⎝⎭在长度为一个周期的区间π9π84⎡⎤⎢⎥⎣⎦,上的图象如下:2π123(1,1)-[,22-x由图象得函数()f x 在区间π3π84⎡⎤⎢⎥⎣⎦,,最小值为3π14f ⎛⎫=- ⎪⎝⎭.11.若函数的最大值为,试确定常数a 的值. 解:因为的最大值为的最大值为1,则所以 12.已知函数.(1)若.求使为正值的的集合;(2)若关于的方程在内有实根,求实数的取值范围. 解:(1)∵又 ∴ (2)当时,∴ 则,∴∵方程有实根,得∴【高考赏析】(1)设函数2()sin f x x xcos x ωωωα=++(其中0,R ωα>∈),且()f x 的图象在y 轴右侧的第一个最高点的横坐标为6π。
(I )求ω的值。
(II )如果()f x 在区间5,36ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦,求α的值。
1()2sin 22 sin 232 2,6321.2f x x x x ωωαπωαπππωω=++⎛⎫=+++ ⎪⎝⎭⋅+==解:(I )依题意得解之得)257 ,0,,36361 sin()1,2351 (),3621 22x x x f x παπππππππαα++⎡⎤⎡⎤∈-+∈⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦-≤+≤⎡⎤--++⎢⎥⎣⎦-++=(II)由(I )知,f(x)=sin(x+3又当时,故从而在上取得最小值因此,由题设知12α=2.已知函数f(x)=3sin(2x -π6)+2sin 2(x -π12) (x ∈R)(Ⅰ)求函数f(x)的最小正周期 ; (2)求使函数f(x)取得最大值的x 的集合.解:(Ⅰ) f (x )=3sin(2x -π6)+1-cos2(x -π12)= 2[32sin2(x -π12)-12 cos2(x -π12)]+1 =2sin[2(x -π12)-π6]+1 = 2sin(2x -π3) +1 ∴ T =2π2=π (Ⅱ)当f (x )取最大值时, sin(2x -π3)=1,有 2x -π3 =2k π+π2即x =k π+5π12 (k ∈Z ) ∴所求x 的集合为{x ∈R |x = k π+ 5π12, (k ∈Z )}.。