三角函数最值的求解策略【高考地位】三角函数的最值或相关量的取值范围的确定始终是三角函数中的热点问题之一,所涉及的知识广泛,综合性、灵活性较强。
解这类问题时要注意思维的严密性,如三角函数值正负号的选取、角的范围的确定、各种情况的分类讨论、及各种隐含条件等等。
求三角函数的最值常用方法有:配方法、化一法、数形结合法、换元法、基本不等式法等等。
在高考各种题型均有出现如选择题、填空题和解答题,其试题难度属中档题. 【方法点评】方法一 化一法使用情景:函数表达式形如 f (x )a sin 2 xb cos 2 xc sin x cos xd 类型解题模板:第一步 运用倍角公式、三角恒等变换等将所给的函数式化为形如 ya sin xb cos xc 形式;第二步 利用辅助角公式a sin x b cos xa sin(x) 化为只含有一个函数名的形式;第三步 利用正弦函数或余弦函数的有界性来确定三角函数的最值.x4x cos4例1 已知函数 fx 在 x 0 ,2上的最x,则 f大值与最小值之差为 .【答案】3i n 2 2 s i n x2x66 , 76,即为换元思想,把2x6 看作一个整体,利用 ysin x 的单调性即可得出最值,这是解决 y a sin xb sin x 的常用做法.【变式演练1】设当x时,函数 f (x )2sin xcos x 取得最大值,则cos__________.【变式演练2】已知函数 f (x ) 4cos x sin(x )1(0) 的最小正周期是.6(1)求 f (x ) 的单调递增区间;3(2)求 f (x ) 在[ , ]上的最大值和最小值.【答案】58 8【答案】(1) 6 k , 3k k Z ; (2) 最大值2 、最小值 622所以 f x 在8 , 38上的最大值和最小值分别为2 、 6 2 2 .考点:1、三角函数的恒等变换;2、函数 yA sinx 的性质;【变式演练3】已知函数 f (x ) sin xa cos x 图象的一条对称轴是 x,且当 x(2) 当 3,88x时, 72,612 12x2sin 262fx x,4时,函数g(x) sin x f (x) 取得最大值,则cos.【答案】5【解析】考点:1、三角函数的图象与性质;2、三角恒等变换.2 x sin2 x) 2cos2(x ) 1的定义域为[0,]. 【变式演练4】已知 f (x) 3(cos4 2 (1)求 f (x) 的最小值.(2)ABC中, A 45 ,b 32 ,边a的长为函数3 3 f (x) 的最大值,求角 B 大小及ABC的面积.【答案】(1)函数 f (x) 的最小值 3 ;(2) ABC的面积S 9(3 1) .【解析】考点:1、三角恒等变形;2、解三角形.x x) 3cos 2 x 3 .【变式演练5】已知函数 f (x) cos(2(I)求 f (x) 的最小正周期和最大值;2(II)求 f (x) 在[ , ]上的单调递增区间.6 3【答案】(I) f (x) 的最小正周期为,最大值为1;(II)[, 5].6 12【解析】试题分析:(I )利用三角恒等变换的公式,化简 f x sin(2x ) ,即可求解 f (x )35的最小正周期和最大值;(II )由 f (x ) 递增时,求得kx k(kZ ),12125即可得到 f (x ) 在[ , ]上递增.6 12 试题解析: f (x ) (-cos x )()31cos2x 3221sin2x3 cos2x sin(2x)223(I ) f (x ) 的最小正周期为,最大值为1;(II ) 当 f (x ) 递增时,2k2x 2k (k Z ),2 325即kxk(kZ ),12125 所以, f(x ) 在[ ,]上递增 6 12 25即 f (x ) 在[ , ]上的单调递增区间是[ , ]6 3 6 12考点:三角函数的图象与性质.方法二 配方法使用情景:函数表达式可化为只含有一个三角函数的式子 解题模板:第一步先将所给的函数式化为只含有一个三角函数的式子,通常采取换元法将其变为多项式函数;第二步 利用函数单调性求解三角函数的最值. 第三步 得出结论.例2 函数 f (x ) cos 2x2sin x 的最小值为.函数 ycos 2 xa sin xa 22 a5有最大值2,【变式演练6】已知求实数a 的值.【答案】 a【解析】 试题分析: ysin 2 x a sin x a 2 2 a 6 ,令sin x t ,t 1,1,则 yt 2ata 22 a6 ,对称轴为ta ,【答案】考点:三角函数的最值.【点评】解本题的关键是利用换元法转化为关于sin x的二次函数,根据sin x 的取值范围[-1,1],利用对称轴进行分类讨论求出最大值,解出a的值.【变式演练7】函数 f x sin x cos x 2sin x cos x x4, 4 的最小值是__________.【答案】1【解析】f(x)=sinx+cosx+2sinxcosx,x∈ 4 , 4 ,化简f(x)=(sinx+cosx)2+sinx+cosx﹣1设sinx+cosx=t,则t=2sin(x)x+ ,那么函数化简为:g(t)=t2+t﹣1.∵x∈ 4 , 4t 1.∵函数g(t)=t2+t﹣1.∴x+ ∈[0,],所以:04 21开口向上,对称轴t=-,∴0 t 1是单调递增.2当t=0时,g(t)取得最小值为-1.求函数y 74sin x cos x4cos2 x4cos4 x的最大值与最小值.方法三直线斜率法使用情景:函数表达式可化为只含有一个三角函数的式子解题模板:第一步先将所给的函数式化为只含有一个三角函数的式子,通常采取换元法将其变为多项式函数;第二步利用函数单调性求解三角函数的最值.第三步得出结论.【点评】若函数表达式可化为形如 yat t 21(其中t 1,t 2 为含有三角函数的式子), b则通过构造直线的斜率,通过数与形的转化,利用器几何意义来确定三角函数的最值.【高考再现】) f (x )1.【2017全国III 文,6】函数的最大值为(例 3 求函数2 sin2 cosx yx的最值 .【答案】2 sin 2 cosx y x的最大值为4 3,最小值为 4 3.【变式演练 8 】求函数 21sin 1 sinx yx在区间 [0,) 2上的最小值 . 【答案】 1sin(x )cos(x )A. B.1C.D.【答案】A所以选A.【考点】三角函数性质【名师点睛】三角恒等变换的综合应用主要是将三角变换与三角函数的性质相结合,通过变换把函数化为y A sin(x )B的形式再借助三角函数图象研究性质,解题时注意观察角、函数名、结构等特征2.【2016高考新课标1卷】已知函数 f (x )sin(x+)(0,),x 为24418,536单调,则的最大 f (x ) 的零点, x为 y f (x ) 图像的对称轴,且 f (x ) 在值为( )(A )11 (B )9(C )7 (D )5【答案】B考点:三角函数的性质【名师点睛】本题将三角函数单调性与对称性结合在一起进行考查,叙述方式新颖, 是一道考查能力的好题.注意本题解法中用到的两个结论:① fx A sin x A 0,0的单调区间长度是半个周期;②若 f xA sinx A0,0的图像关于直线 xx 0 对称,则 fx 0A 或fx 0A .3. 【2016年高考北京理数】将函数 ysin(2x ) 图象上的点P ( ,t ) 向左平移s3 4(s 0 ) 个单位长度得到点P ',若P '位于函数 ysin2x 的图象上,则()A.t1 ,s 的最小值为B.t 3,s 的最小值为2626C.t1,s 的最小值为D.t3,s 的最小值为2 323【答案】A 【解析】试题分析:由题意得,t sin(2) 1,故此时P '所对应的点为(,1) ,此4 3212 2时向左平移 - 个单位,故选A.4 126考点:三角函数图象平移【名师点睛】三角函数的图象变换,有两种选择:一是先伸缩再平移,二是先平移再伸缩.特别注意平移变换时,当自变量x 的系数不为1时,要将系数先提出.翻折变换要注意翻折的方向;三角函数名不同的图象变换问题,应先将三角函数名统一,再进行变换4.【2015高考陕西,理3】如图,某港口一天6时到18时的水深变化曲线近似满足函数 y 3sin(x )k ,据此函数可知,这段时间水深(单位:m )的最大值6为( )A .5B .6C .8D .10【答案】C5.【2015高考安徽,理10】已知函数 f xsinx(,,均为正的常数)的最小正周期为,当 x2时,函数 fx取得最小值,则下列结论正3 确的是( )(A ) f2f2f(B ) f 0 f 2 f2(C ) f2ff2(D ) f 2 f 0 f2【答案】A【考点定位】1.三角函数的图象与应用;2.函数值的大小比较.【名师点睛】对于三角函数中比较大小的问题,一般的步骤是:第一步,根据题中所给的条件写出三角函数解析式,如本题通过周期判断出,通过最值判断出,从而得出三角函数解析式;第二步,需要比较大小的函数值代入解析式或者通过函数图象进行判断,本题中代入函数值计算不太方便,故可以根据函数图象的特征进行判断即可.6.【2015高考湖南,理9】将函数f (x) sin 2x的图像向右平移(0 )个单2位后得到函数g(x) 的图像,若对满足 f(x1) g(x2) 2 的x1,x2,有x1x2 min ,3 则()5 A. B. C. D.12 3 4 6【答案】D.【考点定位】三角函数的图象和性质.【名师点睛】本题主要考查了三角函数的图象和性质,属于中档题,高考题对于三角函数的考查,多以f (x) A sin(x ) 为背景来考查其性质,解决此类问题的关键:一是会化简,熟悉三角恒等变形,对三角函数进行化简;二是会用性质,熟悉正弦函数的单调性,周期性,对称性,奇偶性等.7.【2017全国II文,13】函数f (x) 2cos x sin x 的最大值为 .【答案】1 【解析】试题分析:化简三角函数的解析式:f x 1cosx 3cosxcos x 3cos x14 cos x2321,x 0,2可得:cos x0,1,当cos x3时,函数 f x 取得最大值1。