求三角函数值域及最值的常用方法+练习题

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求三角函数值域及最值的常用方法

(一)一次函数型

或利用:=+

=x b x a y cos sin )sin(22ϕ+⋅+x b a

化为一个角的同名三角函数形式,利用三角函数的有界性或单调性求解;

(2)2sin(3)512

y x π

=--

+,x x y cos sin =

(3)函数x x y cos 3sin +=在区间[0,]2

π

上的最小值为 1 .

(4)函数tan(

)2

y x π

=-

(4

4

x π

π

-

≤≤

且0)x ≠的值域是 (,1][1,)-∞-⋃+∞

(二)二次函数型

利用二倍角公式,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。

(2)函数)(2cos 2

1

cos )(R x x x x f ∈-

=的最大值等于43.

(3).当2

<

x x f 2sin sin 82cos 1)(2++=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2αβπ+=,则cos 6sin y βα=-的最大值与最小值之和为____2____.

(三)借助直线的斜率的关系,用数形结合求解

型如d

x c b

x 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 2

x

y 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 2

x

y 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

-、

33。结合图形可知,此函数的值域是33

[,]33

-

。 解法2:将函数sin cos 2x y x =-变形为cos sin 2y x x y -=,∴22s i n ()1y

x y

φ+=

+由2

|2||sin()|11y x y φ+=

≤+22(2)1y y ⇒≤+,解得:3333

y -

≤≤,故值域是33

[,]33-

解法3:利用万能公式求解:由万能公式2

12sin t

t

x +=,221cos 1t x t -=+,代入sin cos 2x y x =-得到2

213t y t

=--则有2

320yt t y ++=知:当0t =,则0y =,满足条件;当0t ≠,由2

4120y =-≥△,3333

y ⇒-≤≤,故所求函数的值域是33[,]33-。 解法4:利用重要不等式求解:由万能公式2

12sin t t x +=,221cos 1t x t -=+,代入sin cos 2x y x =

-得到2

213t

y t =--当0t =时,则0y =,满足条件;当0t ≠时,

22

113(3)

y t t t t

=

=---+,如果t > 0,则2223113233(3)y t t t t ==-≥-=---+,

x Q P

y O

此时即有3

03

y -

≤<;如果t < 0,则223

1

31

()(3)2()(3)

y t t t

t

=≤

=-+---,此时有303

y <≤

。综上:此函数的值域是33[,]33-。

例2.求函数2cos (0)sin x

y x x

π-=<<的最小值.

解法1:(利用三角函数的有界性求解)原式可化为sin cos 2(0)y x x x π+=<<,得21sin()2

y x ϕ++=,即2

2sin()1x y

ϕ+=+,

2

211y

≤+,解得3y ≥或3y ≤-(舍),所以y 的最小值为3.

解法2:(从结构出发利用斜率公式,结合图像求解)2cos (0)sin x

y x x

π-=

<<表示的是点

(0,2)A 与(sin ,cos )B x x -连线的斜率,

其中点B 在左半圆22

1(0)a b a +=<上,由图像知,当AB 与半圆相切时,y 最小,此时3AB k =,所以y 的最小值为3.

(四)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 +-==+2

1

,cos sin 2则再用配方. 例题:求函数sin cos sin cos y x x x x =⋅++的最大值.

解:设sin cos x x t +=(22)t -≤≤,则21sin cos 2t x x -⋅=,则211

22

y t t =+-,

当2t =

时,y 有最大值为1

22

+.