高中三角函数最值问题的一些求法
- 格式:doc
- 大小:889.50 KB
- 文档页数:11
三角函数最值问题常见的求解策略三角函数最值问题是三角函数学习中的难点之一.求三角函数的最值,往往要涉及二次函数、不等式等其他重要知识,是历年高考考查的热点之一.本文试对常见三角函数最值问题作归纳、梳理.1.y=asinx+b型应对策略:令t=sinx,化为求一次函数y=at+b在闭区间上的最值.例1 求函数y=-3sinx+2的最值.解 令t=sinx,则原式化为y=-3t+2,t∈[-1,1],得-1≤y≤5.故ymin=-1,ymax=5.2.y=asinx+bcosx+c型应对策略:引进辅助角φtanφ=b()a,化为y=a2+b槡2sin(x+φ)+c,再利用正弦、余弦函数的有界性.例2 已知x∈-π2,π[]2,求函数f(x)=5sinx+槡53cosx的最值.解 f(x)=5sinx+槡53cosx=10sinx+π()3,令t=x+π3,则y=10sint,t∈-π6,5π[]6.故当t=-π6时,sint有最小值-12,f(x)min=-5;当t=π2时,sint有最大值1,f(x)max=10.3.y=asin2x+bsinx+c型应对策略:令t=sinx,化为求二次函数y=at2+bt+c在闭区间上的最值.例3 求y=2sin2x+sinx+3-π2≤x≤π()6的最值.解 令t=sinx,则由-π2≤x≤π6,得t[∈-1,]12.于是y=2t2+t+3=2t+()142+238.当t=-14时,ymin=238;当t=-1或12时,ymax=4.4.y=asin2x+bsinxcosx+cos2x型应对策略:降次,整理化为类型2,求y=Asin2x+Bcos2x+c的最大值、最小值.例4 函数f(x)=6sinxcosx+8cos2x,求f(x)的周期与最大值.解 f(x)=3sin2x+4cos2x+4=5sin(2x+φ)+4.故周期T=π,f(x)最大值为9.5.y=asinxcosx+b(sinx±cosx)+c型应对策略:令t=sinx±cosx,化为求二次函数y=±a2(t2-1)+bt+c在t∈[-槡2,槡2]上的最值.例5 求函数y=(1+sinx)(1+cosx)的最值.解 y=1+sinxcosx+(sinx+cosx),令t=sinx+cosx,则y=1+t+t2-12=12(t+1)2,t∈[-槡2,槡2].当t=槡2时,ymax=3+槡222;当t=-1时,ymin=0.6.y=asinx+bcsinx+d型应对策略:反解出sinx,利用正弦函数的有界性或用分析法来求解.例6 求函数y=sinx-3sinx+3的最值.解法一:解出sinx=3(y+1)1-y,由|sinx|≤1,得-2≤y≤-12.解法二:(“部分分式”分析法)原式=1-6sinx+3,再由|sinx|≤1,解得-2≤y≤-12.故ymin=-2,ymax=-12.7.y=asinx+bccosx+d型 十种特殊条件下的 三角恒等变换□韩玉宝 三角变换的关键在于发现题目中条件与结论之间在角、函数名称、次数这三方面的差异及联系,然后通过角变换、函数名称变换、升降幂变换等方法找到已知式与所求式之间的联系.三角变换的方法很多,本文将课本中出现的特殊条件下的一些变换方法归纳如下:一、条件或所求中出现“sinα+cosα”,将其平方.例1 设α∈(0,π),sinα+cosα=713,求tanα的值.解 将sinα+cosα=713两边平方,得sinαcosα=-60169,两式联立解得sinα=1213,cosα=-513,从而tanα=-125.二、已知tanα,求asin2α+bsinαcosα+ccos2α的值,先将asin2α+bsinαcosα+ccos2α除以(sin2α+cos2α)(即1),然后分子、分母同除以cos2α.例2 已知tanα=2,求sin2α+3sinαcosα+4的值.解 sin2α+3sinαcosα+4=sin2α+3sinαcosα+4sin2α+cos2α=tan2α+3tanα+4tan2α+1=145.三、化简1+sin槡α,1-sin槡α,1+cos槡α,1-cos槡α,引用倍角公式或将1用平方代换.应对策略:化归为y′=Asinx+Bcosx型求解或用数形结合法(常用到直线斜率的几何意义).例7 求函数y=sinxcosx+2的最大值及最小值.解法一:将原式ycosx-sinx+2y=0化为y2+槡1sin(x+φ)=-2y,即sin(x+φ)=-2yy2+槡1,由|sin(x+φ)|≤1,得-2yy2+槡1≤1,解得-槡33≤y≤槡33.故ymin=-槡33,ymax=槡33.解法二:函数y=sinxcosx+2的几何意义为点P(-2,0)与点Q(cosx,sinx)连线的斜率k,而点Q的轨迹为单位圆,如右图,可知-槡33≤k≤槡33.故ymin=-槡33,ymax=槡33.8.y=asinx+bsinx型应对策略:转化为利用函数y=ax+bx的单调性求最值.例8 求函数y=sinx+4sinxx∈0,π(]()2的最小值.解 令t=sinx,x∈0,π(]2,则y=t+4t,t∈(0,1].利用函数y=ax+bx的单调性得,函数y=t+4t在t∈(0,1]上为单调递减函数.故当t=1时,ymin=5.巩固练习1.若函数y=2sinx+槡acosx+4的最小值为1,求a的值.2.求函数y=-2cos2x+2sinx+3的值域.3.求函数y=(sinx+槡3)(cosx+槡3)的最值.(参考答案见第41页)由π4-α=π12-()α+π6,可得cosα-π()4=-槡3+4310.故所求值为:槡-33+20350.《常见三角函数最值问题的求解策略》1.a=5. 2.y∈12,[]5. 3.ymax=72槡+6,ymin=72槡-6.《十种特殊条件下的三角恒等变换》1.略. 2.116.《“整体思维”巧解三角恒等变换题》1.5972. 2.±712. 3.5665. 4.14. 5.1.《例谈构造法在三角问题中的妙用》1.提示:解析式看作是动点P(cosx,sinx)与定点Q(3,0)连线的斜率,为此构造直线斜率这一几何模型处理.y=sinxcosx-3最小值为-槡24,最大值为槡24.2.提示:已知条件可视为关于sinα2的一元二次方程模型去证明.3.提示:构造几何模型将条件化为(1-cosβ)cosα-sinβsinα+cosβ-32=0.因为点(cosα,sinα)在直线(1-cosβ)x-sinβy+cosβ-32=0上,同时也在圆x2+y2=1上,所以直线和圆有公共点,故d≤r,即cosβ-32(1-cosβ)2+sin2槡β≤1,整理得cosβ-()122≤0,即cosβ=12.又β为锐角,所以β=π3.同理α=π3.《向量问题的几何解法》1.a21+a22=b21+b22. 2.120°. 3.槡6.《一道课本向量题的探究与应用》1.设→AG=→ mGC,→ FG=→ nGE,则→ BG=→ BA+→mBC1+m.又→BG=→ BF+→ nBE1+n=→ BA+→ AF+→nBE1+n=→BA+13→ AD+n2→ BC1+n=→ BA+13+n()2→BC1+n.故11+m=11+n,m1+m=13+n21+烅烄烆n m=n=23.从而→AG=23→ GC,→ AG=25→ AC.单元测试参考答案1.1 2.5665 3.③ 4.槡459 5.116 6.[槡-3,槡3] 7.2 8.π2 9.槡2-12 10.d1d211.因为sinC=sin(A+B)=sinAcosB+cosAsinB,所以sinAcosB=cosAsinB,即sin(A-B)=0.所以三角形是等腰三角形.12.原式=2sin50°+2sin80°cos10°12cos10°+槡32()sin10°槡2cos5°=2sin50°+2sin80°cos10°cos(60°-10°)槡2cos5°=2槡22sin50°+槡22()cos50°cos5°=2cos(50°-45°)cos5°=2.13.因为tanα+β2=槡62,所以cos(α+β)=1-tan2α+β21+tan2α+β2=-15,即cosαcosβ-sinαsinβ=-15.①又因为tanαtanβ=137,所以sinαsinβcosαcosβ=137,即13cosαcosβ-7sinαsinβ=0②联立①、②,解得cosαcosβ=730,sinαsinβ=1330.。
三角函数最值的求法摘要: 本文主要讨论三角函数的最值的求法,总结归纳出六种常用的方法:上下界法、二次函数法、几何法、不等式法、判别法和用导数法。
关键词:三角函数;最值;求法。
三角函数是当今高考必考的内容之一,而三角函数的最值是函数最值的重要内容,同时也是三角函数的重要分支,故重视和加强这部分内容对于学习三角函数的恒等变换,求解最值,掌握三角函数最值与二次函数、二次方程及不等式性质的关系的应用有着重要的意义。
下面就求三角函数最值问题谈谈我的若干解决方法。
一.上下界法。
根据1sin ≤x 或1cos ≤x 把给定的三角函数或通过适当的恒等变形化成k x A ++)sin(ϕω或k x A ++)cos(ϕω(其中、k 、A 、ϕω均为常数)的形式,然后求出最大值和最小值的方法称为上下界法。
例1:求函数x x y 2sin cos 2-=的最值。
分析:先把原函数变形,然后根据1cos ≤x 直接求出最值。
解:x x y 2sin 22cos 1-+=x x 2sin 2cos 2121-+= 21)2cos(25++=ϕx 帮所求2125max +=y ,2125min +-=y例2:已知函数.,2cos 32sin R x x x y ∈+=求y 的最大值、最小值及相应的x 的集合;解:sin 2sin()2223x x x y π==+ ∴当2232x k πππ+=+,即4,3x k k Z ππ=+∈时,y 取得最大值2,此时x 的取值范围为 |4,3x x k k Z ππ⎧⎫=+∈⎨⎬⎩⎭; 当2232πππ-=+k x ,即Z k k x ∈-=,354ππ时,y 取得最小值2-,此时x 的取值范围为⎭⎬⎫⎩⎨⎧∈-=Z k k x x ,354|ππ。
点评:(1)这种基本题型非常重要,在高考考题中出现的频率较高;(2)当自变量x 的取值范围有限制时,我们在转化时往往要注意变量x 的取值范围,否则容易造成结果错误。
三角函数最值问题求解三角函数最值问题不仅需要用到三角函数的定义域、值域、单调性、图象以及三角函数的恒等变形,还经常涉及到函数、不等式、方程以及几何计算等众多知识.这类问题往往概念性较强,具有一定的综合性和灵活性,下面结合例子给出几种求最值的方法,供大家学习时参考。
1、利用三角函数的单调性求最值例1:求函数x x x x x f 44sin cos sin 2cos )(-⋅-= ⎢⎣⎡⎥⎦⎤∈2,0πx 的最值 解:x x x x x x x x f 2sin 2cos 2sin )sin )(cos sin (cos )(2222-=--+=)42cos(2π+=x 45424,20ππππ≤+≤∴≤≤x x ,由余弦函数的单调性及图像知: 当442ππ=+x , 即0=x 时 ,)42cos(π+x 取最大值22; 当ππ=+42x ,即83π=x 时,)42cos(π+x 取最小值-1; 故2)(,1)(min max -==x f x f方法评析:本题虽然含有的三角函数的项的次数不尽相同,但最终能通过变形变为形如θθcos sin b a +的形式,再用辅助角公式)sin(cos sin 22ϕθθθ++=+b a b a 化为标准形式结合三角函数的单调性加以解决,这是一种最常见的求最值的方法。
2、利用三角函数的有界性或数形结合求最值例2:求1cos 2sin --=x x y 的最小值 解:(方法一)由1cos 2sin --=x x y 得:y x y x -=-2cos sin ,y x y -=-+∴2)sin(12ϕ 即212)sin(y yx +-=-ϕ,故11212≤+-≤-y y ,解之得43≥y , 故y 的最小值为43 方法评析:通过变形,借助三角函数的有界性求函数最值是一种很常见的方法,一般在分式型且对自变量无特殊限制条件下使用。
(方法二)设),(),sin ,(cos 21M x x P ,则1cos 2sin --=x x y 表示单位圆上的动点P 与平面内定点M 连线的斜率,当斜率存在时,设过P 、M 两点的直线方程为)1(2-=-x k y ,由距离公式得1122=+-k k ,解之得43=k ,结合图形可知函数的最小值为43。
三角函数中的最值问题(4种方法)基本方法1、直接法:形如f (x )=a sin x +b (或y =a cos x +b ),值域为[-|a |+b ,|a |+b ],形如y=asinx+bcsinx+c 的函数可反解出sinx,利用|sinx|≤1求解,或分离常数法.2、化一法:形如f (x )=a sin x +b cos x ,f (x )=a sin 2x +b cos 2x +c sin x cos x 的函数可化为f (x )=A sin(ωx +φ)的形式,利用正弦函数的有界性求解,给定x 范围时要注意讨论ωx +φ的范围,注意利用单位圆或函数图象.3、换元法:形如f (x )=a sin 2x +b sin x +c 或f (x )=a cos 2x +b sin x +c 或f (x )=a (sin x ±cos x )+b sin x ·cos x 的函数可通过换元转化为二次函数在某区间上的值域求解.4、几何法(数形结合):形如dx c bx a y ++=cos sin 转化为斜率问题,或用反解法.典型例题例1已知函数f (x )=(sin x+cos x )2+cos 2x ,求f (x )在区间.解:(化一法)因为f (x )=sin 2x+cos 2x+2sin x cos x+cos 2x=1+sin 2x+cos 2x=2sin 2 +1,当x ∈0,2 ∈由正弦函数y=sin x 当2x+π4π2,即x=π8时,f (x )取最大值2+1;当2x+π45π4,即x=π2时,f (x )取最小值0.综上,f (x )在0,上的最大值为2+1,最小值为0.例2求函数y =2+sin x +cos x 的最大值.解:(化一法)y =2+2sin(x +π4),当x =π4+2k π(k ∈Z )时,y max =2+2例3求函数f (x )=cos2x +6cos(π2-x )的最大值.解:(换元法)f (x )=1-2sin 2x +6sin x =-2(sin x -32)2+112.令sin x =t ,则t ∈[-1,1],函数y =-2(t -32)2+112在[-1,1]上递增,∴当t =1时,y 最大=5,即f (x )max =5,例4已知x 是三角形的最小内角,求函数y =sin x +cos x -sin x cos x 的最小值.解:(换元法)由0≤x ≤π3,令t =sin x +cos x =2sin(x +π4),又0<x ≤π3,∴π4<x +π4≤712π,得1<t ≤2;又t 2=1+2sin x cos x ,得sin x cos x =t 2-12,得y =t -t 2-12=-12(t -1)2+1,例5已知sin α+sin β=22,求cos α+cos β的取值范围.解:(换元法)令cos α+cos β=t ,则(sin α+sin β)2+(cos α+cos β)2=t 2+12,即2+2cos(α-β)=t 2+12⇒2cos(α-β)=t 2-32,∴-2≤t 2-32≤2⇒-12≤t 2≤72,∴-142≤t ≤142,即-142≤cos α+cos β≤142.例6求函数y =1+sin x3+cos x的值域解法一:(几何法)1+sin x3+cos x可理解为点P (-cos x ,-sin x )与点C (3,1)连线的斜率,点P (-cos x ,-sin x )在单位圆上,如图所示.故t =1+sin x3+cos x满足k CA ≤t ≤k CB ,设过点C (3,1)的直线方程为y -1=k (x -3),即kx -y +1-3k =0.由原点到直线的距离不大于半径1,得|1-3k |k 2+1≤1,解得0≤k ≤34.从而值域为[0,34].解法二:(反解法)由y =1+sin x3+cos x 得sin x -y cos x =3y -1,∴sin(x +φ)=3y -11+y2其中sin φ=-y 1+y 2,cos φ=11+y 2.∴|3y -11+y2|≤1,解得0≤y ≤34.例7求函数y =2sin x +1sin x -2的值域解法一:(分离常数法)y =2sin x +1sin x -2=2+5sin x -2,由于-1≤sin x ≤1,所以-5≤5sin x -2≤-53,∴函数的值域为[-3,13].解法二:(反解法)由y =2sin x +1sin x -2,解得sin x =2y +1y -2,∵-1≤sin x ≤1,∴-1≤2y +1y -2≤1,解得-3≤y ≤13,∴函数的值域为[-3,13].针对训练1.函数y =3-2cos(x +π4)的最大值为____.此时x =____.2.函数xxy cos -3sin -4的最大值为.3.函数f (x )=sin 2x+3cos ∈的最大值是.4.函数y =12+sin x +cos x的最大值是【解析】1.函数y =3-2cos(x +π4)的最大值为3+2=5,此时x +π4=π+2k π(k ∈Z ),即x =3π4+2k π(k ∈Z ).2.解析式表示过A (cos x ,sin x ),B (3,4)的直线的斜率,则过定点(3,4)与单位圆相切时的切线斜率为最值,所以设切线的斜率为k ,则直线方程为y-4=k (x-3),即kx-y-3k+4=+11,∴k max3.由题意可知f (x )=1-cos 2x+3cos x-34=-cos 2x+3cos x+14=-cos -+1.因为x ∈0,cos x ∈[0,1].所以当cos f (x )取得最大值1.4.∵y =12+2sin (x +π4),又2-2≤2+2sin(x +π4)≤2+2∴y ≤12-2=1+22,含参问题一、单选题1.已知函数()sin cos (0,0)62af x x x a πωωω⎛⎫=++>> ⎪⎝⎭,对任意x ∈R ,都有()f x ≤,若()f x 在[0,]π上的值域为3[2,则ω的取值范围是()A.11,63⎡⎤⎢⎥⎣⎦B.12,33⎡⎤⎢⎣⎦C.1,6⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭D.1,12⎡⎤⎢⎥⎣⎦【解析】()sin cos 62af x x x πωω⎛⎫=++ ⎪⎝⎭1cos 2a x x ωω++max ()f x =02a a >∴= ,())3f x x πω∴=+0,0x πω≤≤> ,333x πππωωπ∴≤+≤+,3()2f x ≤ 2233πππωπ∴≤+≤,1163ω∴≤≤.故选:A2.已知函数()()cos 0f x x x ωωω=+>,当()()124f x f x -=时,12x x -最小值为4π,把函数()f x 的图像沿x 轴向右平移6π个单位,得到函数()g x 的图像,关于函数()g x ,下列说法正确的是()A.在,42ππ⎡⎤⎢⎣⎦上是增函数B.其图像关于直线6x π=对称C.在区间,1224ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上的值域为[]2,1--D.函数()g x 是奇函数【解析】因()()cos 2sin 06f x x x x πωωωω⎛⎫=+=+> ⎪⎝⎭,当()()124f x f x -=时,12x x -最小值为4π,则()f x 的最小正周期为22T ππω==,即4ω=,所以()2sin 46f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,把函数()f x 的图像沿x 轴向右平移6π个单位,得()2sin 42sin 42cos 46662f x g x x x x ππππ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫-=-+=-=- ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦=,所以,()g x 为偶函数,故D 选项不正确;由4,k x k k Z πππ≤≤+∈,即,44k k x k Z πππ+≤≤∈,故()g x 在区间(),44k k k Z πππ+⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦上为减函数,所以()g x 在区间,42ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上为减函数,故A选项不正确;由4,2x k k Z ππ=+∈,即,48k x k Z ππ=+∈,所以()g x 图像关于,48k x k Z ππ=+∈对称,故B选项不正确;当,1224x ππ⎡⎤∈-⎢⎥⎣⎦时,4,36x ππ⎡⎤∈-⎢⎣⎦,则()21g x -≤≤-,所以C 选项正确.故选:C.3.已知函数()()sin 04f x x πωω⎛⎫=-> ⎪⎝⎭,0,2x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦的值域是⎡⎤⎢⎥⎣⎦,则ω的取值范围是()A.30,2⎛⎤ ⎥⎝⎦B.3,32⎡⎤⎢⎥⎣⎦C.73,2⎡⎤⎢⎥⎣⎦D.57,22⎡⎤⎢⎥⎣⎦【解析】因为0>ω,所以当0,2x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,[,]4424x ππωππω-∈--因为函数()()sin 04f x x πωω⎛⎫=-> ⎪⎝⎭,0,2x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦的值域是⎡⎤⎢⎥⎣⎦所以52244πωπππ≤-≤,解得332ω≤≤,故选:B.4.已知函数()(2)f x x ϕ=+22ππϕ-≤≤,若()0f x >在5(0,)12π上恒成立,则3(4f π的最大值为()B.0C.D.2-【解析】因为5(0,)12x π∈,故52(,)6x πϕϕϕ+∈+;由()0f x >,即1sin(2)2x ϕ+>-,得722266k x k πππϕπ-+<+<+,k Z ∈,故57(,)(2,2)666k k πππϕϕππ+⊆-++,k Z ∈,故2657266k k πϕπππϕπ⎧≥-+⎪⎪⎨⎪+≤+⎪⎩,解得2263k k πππϕπ-+≤≤+,k Z ∈;又22ππϕ-≤≤,故63ππϕ-≤≤,5.已知曲线()sin cos f x x m x ωω=+,()m R ∈相邻对称轴之间的距离为2π,且函数()f x 在0x x =处取得最大值,则下列命题正确的个数为()①当0,126x ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,m的取值范围是⎣;②将()f x 的图象向左平移04x 个单位后所对应的函数为偶函数;③函数()()y f x f x =+的最小正周期为π;④函数()()y f x f x =+在区间00,3x x π⎛⎫+ ⎪⎝⎭上有且仅有一个零点.故33()()42f ππϕϕ⎡⎤+++-⎢⎥⎣⎦,故3()4f π的最大值为0.故选:BA.1B.2C.3D.4【解析】函数()f x 的相邻对称轴之间的距离为2π,则周期为22T ππ=⨯=,∴22πωπ==,()sin 2cos 2f x x m x =+)x ϕ=+,其中cos ϕ=,sin ϕ=[0,2)ϕπ∈,()f x 在0x 处取最大值,则022,2x k k Z πϕπ+=+∈,0222k x πϕπ=+-,k Z ∈,①若0[,]126x ππ∈,则[2,2]63k k ππϕππ∈++,1sin 2ϕ≤≤,12解m ≤正确.②如()sin(28f x x π=+,0316x π=时函数取最大值,将()f x 的图象向左平移04x 个单位后得313()sin[2(4)sin(2)1688g x x x πππ=+⨯+=+,不是偶函数,错;③()()y f x f x =+中,()y f x =是最小正周期是π,()y f x =的最小正周期是2π,但()()y f x f x =+的最小正周期还是π,正确;④003[,44x x x ππ∈++时,()()0y f x f x =+=,因此在区间00,3x x π⎛⎫+ ⎪⎝⎭上有无数个零点,错;∴正确的命题有2个.故选:B.6.已知函数()cos 4cos 12=+-xf x x 在区间[0,]π的最小值是()A.-2B.-4C.2D.4【解析】22()cos 4cos 12cos 14cos 12(cos 1)42222x x x x f x x =+-=-+-=+-,由[0,]x π∈知,[0,]22x π∈,cos [0,1]2x ∈,则当x π=时,函数()f x 有最小值min ()2f x =-.故选:A.7.已知()cos31cos xf x x=+,将()f x 的图象向左平移6π个单位,再把所得图象上所有点的横坐标变为原来的12得到()g x 的图象,下列关于函数()g x 的说法中正确的个数为()①函数()g x 的周期为2π;②函数()g x 的值域为[]22-,;③函数()g x 的图象关于12x π=-对称;④函数()g x 的图象关于,024π⎛⎫⎪⎝⎭对称.A.1个B.2个C.3个D.4个【解析】()()cos 2cos311cos cos x x xf x x x+=+=+cos 2cos sin 2sin 12cos 2cos x x x x x x -=+=.即:()2cos 2f x x =且,2x k k Z ππ≠+∈.()2cos(4)3g x x π=+且,62k x k Z ππ≠+∈.①因为函数()g x 的周期为2π,因此①正确.②因为,62k x k Z ππ≠+∈,故() 2.g x ≠-因此②错误.③令4,3x k k Z ππ+=∈,得,124k x k Z ππ=-+∈.故③正确k ππ二、填空题8.函数()2sin()sin()2sin cos 66f x x x x x ππ=-++在区间[0,2π上的值域为__________.【解析】由11(x)sinx cosx)(sinx cosx)sin 2x2222f =-++22312(sin x cos x)sin 2x 44=-+2231sin cos sin 222x x x=-+11cos 2sin 22x x =--+1x )24π=-当[0,]2x π∈时,2[,]444x ππ3π-∈-,则sin(2)[42x π-∈-,所以11(x)[,22f ∈-.故答案为:11[,22-9.若函数()()2cos 2cos 202f x x x πθθ⎛⎫=++<< ⎪⎝⎭的图象过点()0,1M ,则()f x 的值域为__________.【解析】由题意可得()02cos 2cos 02cos 211f θθ=+=+=,得cos 20θ=,02πθ<<,02θπ∴<<,22πθ∴=,则4πθ=,()22cos cos 2cos 22sin 2sin 2sin 12f x x x x x x x π⎛⎫∴=++=-=--+ ⎪⎝⎭2132sin 22x ⎛⎫=-++ ⎪⎝⎭,令[]sin 1,1t x =∈-,则213222y t ⎛⎫=-++ ⎪⎝⎭.当12t =-时,该函数取最大值,即max 32y =,当1t =时,该函数取最小值,即min 3y =-.因此,函数()y f x =的值域为33,2⎡⎤-⎢⎥⎣⎦.故答案为:33,2⎡⎤-⎢⎥⎣⎦.10.函数32()sin 3cos ,32f x x x x ππ⎛⎫⎡⎤=+∈- ⎪⎢⎥⎣⎦⎝⎭的值域为_________.【解析】由题意,可得()3232ππf x sin x 3cos x sin x 3sin x 3,x ,,32⎡⎤=+=-+∈-⎢⎥⎣⎦,令t sinx =,t ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,即()32g t t 3t 3=-+,t ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,则()()2g't 3t 6t 3t t 2=-=-,当t 0<<时,()g't 0>,当0t 1<<时,()g't 0>,即()y g t =在⎡⎤⎢⎥⎣⎦为增函数,在[]0,1为减函数,又g ⎛=⎝⎭()g 03=,()g 11=,故函数的值域为:⎤⎥⎣⎦.11.(2019·广东高三月考(文))函数()cos 2|sin |f x x x =+的值域为______.【解析】2219()cos 2|sin |12|sin ||sin |2|sin |48f x x x x x x ⎛⎫=+=-+=--+ ⎪⎝⎭,所以当1sin 4x =时,()f x 取到最大值98,当sin 1x =时,()f x 取到最小值0,所以()f x 的值域为90,8⎡⎤⎢⎥⎣⎦故答案为:90,8⎡⎤⎢⎥⎣⎦。
高中三角函数最值问题的一些求法关于()f x ωϕ+型三角函数式的最值,可以由三角函数的性质直接求出,如sin(),11y x y y ωϕ=+==-最大最小,; cos(),11y x y y ωϕ=+==-最大最小,;tan y x =与cot y x =在定义域内无最值。
一、直接应用三角函数的定义及三角函数值的符号规律解题例1:求函数y =xx x x x x x x cot |cot ||tan |tan cos |cos ||sin |sin +++的最值 分析:解决本题时要注意三角函数值的符号规律,分四个象限讨论。
解: (1)当x 在第一象限时,有sin cos tan cot 4sin cos tan cot x x x xy x x x x =+++= (2)当x 在第二象限时,有sin cos tan cot 2sin cos tan cot x x x xy x x x x =+++=----(3)当x 在第三象限时,有sin cos tan cot 0sin cos tan cot x x x xy x x x x =+++=--(4)当x 在第四象限时,sin cos tan cot 2sin cos tan cot x x x xy x x x x=+++=----综上可得此函数的最大值为4,最小值为-2.二、直接应用三角函数的有界性(sin 1,cos 1x x ≤≤)解题例1:(2003北京春季高考试题)设M 和m 分别表示函数cos 13x -1y=的最大值和最小值,则M m+等于( )(A )32(B )32-(C ) 34-(D )-2 解析:由于cos y x =的最大值与最小值分别为1,-1,所以,函数cos 13x -1y=的最大值与最小值分别为32-,34-,即M m +=32-+(34-)=-2,选D. 例2:求3sin 1sin 2x y x +=+的最值(值域)分析:此式是关于sin x 的函数式,通过对式子变形使出现12sin 3yx y -=-的形式,再根据sin 1x ≤来求解。
解:3sin 1sin 2x y x +=+,即有sin 23sin 1sin 3sin 12y x y x y x x y +=+⇒-=-12(3)sin 12sin 3yy x y x y --=-⇒=-。
因为sin 1x ≤, 所以()()222121212111333y yy y y y -⎛⎫--≤⇒≤⇒≤ ⎪---⎝⎭即()()()()22212332802340y y y y y y -≤-⇒+-≤⇒+-≤即423y -≤≤,所以原函数的最大值是43,最小值是2-。
三、利用数形结合例:求cos 2sin 2x y x -=-的最大值与最小值x解析:此题除了利用三角函数的有界性求解外,还可根据函数式的特点,联想到斜率公式2121y y k x x -=-将原式中的y 看作是定点(,)P x y 与动点(sin ,cos )M x x 连线的斜率,而动点(sin ,cos )M x x 满足单位圆22sin cos 1x x +=,如上图所示。
所以问题可转化为求定点(2,2)P 到单位圆相切时取得的最值,由点到直线的距离得:miny =max y = 四、利用三角函数的单调性法例1:(1996全国高考试题)当x ππ-≤≤22,函数()sin f x x x =的最值(A)最大值是1,最小值是-1 (B)最大值是1,最小值是12-(C)最大值是2,最小值是-2 (D)最大值是2,最小值是-1()sin 2sin()3f x x x x π==+,因为x ππ-≤≤22,所以53x πππ-≤+≤66,当x π=-6时,函数()f x 有最小值 -1,最大值2,选择D例2:求sin sin sin x x y x(1+)(3+)=2+的最值及对应x 的集合分析:观察式子可知它并不能直接求出,须通过变形为1sin 2)sin 2x x =+-+y (,但也不符合用平均不等式求,考虑用单调性。
解答:sin sin 1sin 2)sin sin 2x x y x x x =+-+(1+)(3+)=(2+令sin 2x t +=,则1()y f t t t ==-,且13t ≤≤,设12121<3,()()t t f t f t ≤≤-=121211()()t t t t ---=1212121()()<0t t t t t t +-[]()(1,3)f t t ∴∈上单调递增,所以 当1t =时, min ()0f t =,此时sin 1x =-,,2,.2x x x k k z ππ⎧⎫∈=-∈⎨⎬⎩⎭当3t =时,8()max 3f t =,此时sin 1x =,,2,2x x x k k z ππ⎧⎫∈=+∈⎨⎬⎩⎭五、可化为一次函数y kx b =+,c x d ≤≤的条件极值的三角函数式极值求法例1:求函数sin y a b x =+ (0)b ≠的极值分析:由sin 1x ≤,上述问题实质上是求下述一次函数的条件极值问题,即求sin y a b x =+,11x -≤≤,其中sin x x =,这里约束条件是由正弦函数的值域暗中给出的。
解: 1)当0b >时, ,y a b y a b =+=-最大最小; 2)当0b <时, ,y a b y a b =-=+最大最小;说例2:求函数22sin sin cos cos y a x b x x c x =++的最值,其中0,0b c ≠≠。
分析:在这里不能将它变形为关于sin x 或cos x 为未知数的二次式,所于只有考虑将它降为一次,此时根据正弦、余弦的二倍角公式即21cos 2sin 2x x -=,21cos 2cos 2x x +=,1sin cos sin 22x x x =,然后代入化简得到sin(),11y x y y ωϕ=+==-最大最小,即可求出。
解:因为1cos 21cos 2sin 2222x b x y a x c -+=⋅+⋅+⋅[]1sin 2()cos 222a cb xc a x +=++-sin(2),2a c x ϕ+=++其中arctan c a b ϕ-= ,且sin(2)1x ϕ+≤,,22a c y +∴=+最大22a c y +=-最小在这里22sin sin cos cos y a x b x x c x =++sin 2cos 2y A x B x −−−−→=+降次、整理六、可化为二次函数2(0)y ax bx c a c x d =++≠≤≤且的条件极值的三角函数式的最值求法。
例1:求函数22sin 8sin 5y x x =+-最值分析:因为222sin 8sin 52(sin 2)13,sin 1,y x x x x =+-=+-≤故求y 的最值,实质上是求以sin x 为自变量的二次函数。
可以用配方或数形结合求解。
即当设sin x =X 时,变为22(2)13y X =+-在约束条件11X -≤≤的条件极值。
解:因为22(sin 2)13,sin 1,y x x =+-≤ 当2sin 23135,x y =⨯-=最大=1时, 当2sin 211311.x y =⨯-=-最小=-1时,。
七、换元法sin cos ,sin cos x x x x ±(同时出现换元型)例1:函数sin cos sin cos y x x x x =++的最大值是______.(1990年全国高考题)解析: 如果在同一个代数式中同时出现同角的正余弦函数的和与正余弦函数的积,常用换元法来解决问题, 这种方法可简化计算过程。
设sin cos x x +=t ,则t =sin cos )4x x x π+=+,∴t ≤≤21sin cos 2t x x -=函数sin cos sin cos y x x x x =++可化为221(1)122t t y t -+=+=-,∴t =12+ 说明:题目中出现sin cos x x +与sin cos x x 时,常用变形是“设和求积巧代换”,即设sin cos x x +=t 则sin cos x x =212t -。
要特别注意换元后t 的取值范围。
例2: 求函数sin sin cos cos y x x x x =+-的最值。
解:设sin cos )(4t x x x t π=-=-≤≤则 21sin cos 2t x x -=于是 21122y t t =-++。
故当t =sin()14x π-=-时, min 12y =-当1t =时,即sin()42x π-=时, max 1y =八、可化为分式函数的条件最值的三角函数的最值问题例1:求函数22tan tan 1tan tan 1x x y x x -+=++的最值。
分析:由22tan tan 1tan tan 1x x y x x -+=++,令tan X x =,则归为求221,1X X y X X -+=++(且x -∞<<+∞)的最值,故可用判别式法求之。
x解:由22tan tan 1tan tan 1x x y x x -+=++,22tan tan tan tan 1y x y x y x x ∴⋅+⋅+=-+2(1)tan (1)tan (1)0.y x y x y -+++-= 因为这个一元二次方程总有实数根, 2221)4(1)(3103)y y y y ∴∆=+--=--+( (3)(31)0.y y =---≥11.33y ∴-≤≤ 13,.3y y ∴==最大最小例2:(sin cos a x cyb x d+=+型的函数)求函数2sin x y x =+的最值(值域)。
分析:此函数的解析式与上例不同,分式中的分子含有cos x 的一次式,而分母是含有sin x 的一次式,不能直接解出cos x 或sin x ,通常是化作sin()()x f x ωϕ+=求解。
解法一:由y =得sin 2,yx x y =-)2x y ϕ+=- (ϕ为辅助角)sin()x ϕ∴+=因为1sin()1x ϕ-≤+≤得11,∴-≤≤由此解得11y -≤≤∴函数的值域为[]1,1-说明:对此类问题可通过万能公式代换求解,还可通过几何方法(数形结合)求解,现介绍如下。
解法二:令 tan 2x t =,则22sin 1tx t =+,221cos 1tx t -=+)y t R ∴=∈即y t yt y 2(2+2+(2若y 2 即2y =-则t =-2满足条件若y≠20,即2y ≠,则由y y y ∆≥2=4-4(20 ,有2y y ≤≤≠-11( ∴函数的值域为[]1,1- 解法三:由y =,cos 0sin (2)x x -=--,设点 (sin ,cos )P x x ,(2,0)Q -,动点P 与Q 连线的斜率。