二次函数在闭区间上的最值问题
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二次方程根的分布与二次函数在闭区间上的最值归纳1、一元二次方程02=++c bx ax 根的分布情况 设方程()200ax bx c a ++=≠的不等两根为12,x x 且12x x <,相应的二次函数为()20f x ax bx c =++=,方程的根即为二次函数图象与x 轴的交点,它们的分布情况见下面各表(每种情况对应的均是充要条件)表一:(两根与0的大小比较即根的正负情况)k k k根在区间上的分布还有一种情况:两根分别在区间()n m ,外,即在区间两侧12,x m x n <>,(图形分别如下)需满足的条件是(1)0a >时,()()00f m f n <⎧⎪⎨<⎪⎩; (2)0a <时,()()0f m f n >⎧⎪⎨>⎪⎩对以上的根的分布表中一些特殊情况作说明: (1)两根有且仅有一根在()n m ,内有以下特殊情况:1︒ 若()0f m =或()0f n =,则此时()()0f m f n <不成立,但对于这种情况是知道了方程有一根为m 或n ,可以求出另外一根,然后可以根据另一根在区间()n m ,内,从而可以求出参数的值。
如方程()2220mx m x -++=在区间()1,3上有一根,因为()10f =,所以()()()22212mx m x x mx -++=--,另一根为2m,由213m <<得223m <<即为所求; 2︒ 方程有且只有一根,且这个根在区间()n m ,内,即0∆=,此时由0∆=可以求出参数的值,然后再将参数的值带入方程,求出相应的根,检验根是否在给定的区间内,如若不在,舍去相应的参数。
如方程24260x mx m -++=有且一根在区间()3,0-内,求m 的取值范围。
分析:①由()()300f f -<即()()141530m m ++<得出15314m -<<-;②由0∆=即()2164260m m -+=得出1m =-或32m =,当1m =-时,根()23,0x =-∈-,即1m =-满足题意;当32m =时,根()33,0x =∉-,故32m =不满足题意;综上分析,得出15314m -<<-或1m =-根的分布练习题例1、已知二次方程()()221210m x mx m +-+-=有一正根和一负根,求实数m 的取值范围。
高一数学复习考点知识与题型讲解第12讲二次函数在闭区间上的最值问题二次函数在闭区间上的最值问题,核心是函数对称轴与给定区间的相对位置关系的讨论.一般分为:对称轴在区间的左边,中间,右边三种情况.设,求在上的最大值与最小值.分析:将配方,得顶点为、对称轴为;当时,它的图象是开口向上的抛物线,数形结合可得在上的最值:(1)当时,的最小值是的最大值是中的较大者.(2)当时,由在上是增函数,则的最小值是,最大值是.(3)当时,由在上是减函数,则的最大值是,最小值是.当时,可类比得结论.【题型一】定轴动区间已知是二次函数,不等式的解集是,且在区间上的最大值是.(1)求的解析式;(2)设函数在上的最小值为,求的表达式.【解析】(1)是二次函数,且的解集是,可设-.(待定系数法,二次函数设为交点式)在区间-上的最大值是.由已知得,,-.(2)由(1)得,函数图象的开口向上,对称轴为(讨论对称轴与闭区间的相对位置)①当时,即时,在上单调递减,(对称轴在区间右侧)此时的最小值;②当时,在上单调递增,(对称轴在区间左侧)此时的最小值;③当时,函数在对称轴处取得最小值(对称轴在区间中间)此时,-综上所述,得的表达式为:.【点拨】①利用待定系数法求函数解析式;②对于二次函数,对称轴是确定的,而函数的定义域不确定,则按照对称轴在区间的“左、中、右”分成三种情况进行讨论.【题型二】动轴定区间求在区间上的最大值和最小值.【解析】的对称轴为.①当时,如图①可知,在上递增,,.②当时,在上递减,在上递增,而,(此时最大值为和中较大者)当时,,如图,当时,,如图③,③当时,由图④可知,在上递减,,.综上所述,当时,,;当时,,;当时,,;当时,,.【点拨】①题目中的函数的对称轴是不确定的,定义域是确定的,在求最小值时与“定轴动区间”的思考一样分对称轴在区间的“左、中、右”分成三种情况(即)进行讨论.②在求最大值时,当,还需要判断和时谁离对称轴更远些,才能确定、哪个是最大值,则还有分类;【题型三】逆向题型已知函数在区间上最大值为,求实数的值.【解析】若,(注意函数不一定是二次函数)则而在上的最大值,(2)若则的对称轴为,则的最大值必定是、、这三数之一,若,解得,此时而为最大值与为最大值矛盾,故此情况不成立.若,解得,此时而距右端点较远,最大值符合条件,.若,解得,当时,,则最大值不可能是;当时,此时最大值为,;综上所述或【点拨】本题没有按照分对称轴在定义域的“左、中、右”分离讨论,否则计算量会很大,还要考虑开口方向呢.思路是最大值必定是、、这三数之一,那逐一讨论求出值后再检验就行.巩固练习1 (★★) 已知函数.当时,求函数在区间上的值域;当时,求函数在区间上的最大值;求在上的最大值与最小值.【答案】(1) (2) ;(3)时, 最小值为,最大值为;时,最小值为,最大值为.时,最大值为,最小值为.【解析】(1)当时,,函数在--上单调递减,在-上单调递增,-,,,,函数在区间上的值域是;(2)当时,,,函数在区间上的最大值;,函数在区间上的最大值;函数在区间上的最大值;(3)函数的对称轴为,①当,即时,函数在-上是增函数,当时,函数y取得最小值为;当时,函数取得最大值为.②当,即时,当时,函数取得最小值为;当时,函数取得最大值为.③当-,即-时,-a时,函数取得最小值为-;当-时,函数取得最大值为-.④当-,即-时,函数在-上是减函数,故当-时,函数取得最大值为-;当时,函数取得最小值为.2(★★) 已知函数.(1)若,求在上的最大值和最小值;(2)若在为单调函数,求的值;(3)在区间上的最大值为4,求实数的值.【答案】(1)最大值是,最小值(2)或(3)或【解析】(1)时,;在-上的最大值是,最小值是-;(2)在为单调函数;区间-在f(x)对称轴-的一边,即--,或-;或-;-(3)-,中必有一个最大值;若---;--,符合-最大;若,;,符合最大;或.3(★★) 已知函数在上恒大于或等于,其中实数求实数的范围.【答案】【解析】若时,在上是减函数,即则条件成立,令(Ⅰ)当时,即则函数在上是增函数,=即,解得或,(Ⅱ)当即若解得与矛盾;(2)若时即解得与矛盾;综上述:.4(★★★)已知函数在区间上的最小值是,最大值是,求的值.【答案】【解析】解法1:讨论对称轴中与的位置关系。
第三讲 二次函数在闭区间上的最值问题 一.知识点介绍1.区间的概念设a 、b 是两个实数,且a<b ,规定:说明:① 对于[a,b],(a,b),[a,b),(a,b]都称数a 和数b 为区间的端点,其中a 为左端点,b 为右端点,称b-a 为区间长度;②在数轴上,这些区间都可以用一条以a 和b 为端点的线段来表示,在图中,用实心点表示包括在区间内的端点,用空心点表示不包括在区间内的端点;③实数集R 也可以用区间表示为(-∞,+∞),“∞”读作“无穷大”,“-∞”读作“负无穷大”,“+∞”读作“正无穷大”,还可以把满足x ≥a, x>a, x ≤b, x<b 的实数x 的全体分别表示为[a,+∞)、(a,+∞)、(-∞,b]、(-∞,b)。
我们把以上区间记为A ,若x 是A 中的一个数,就说x 属于A ,记作x ∈A 。
否则就说x 不属于A ,记作x ∉A 。
2. 二次函数f(x)=ax 2+bx+c(a≠0)在x ∈[α,β]上的最值: 当a>0时,有三种情况:从上述a>0的三种情况可得结论:(1)若[,]2baαβ-∈,则当2b x a =-时,2min4()24b ac b y f a a-=-=,它的最大值为()f α与()f β中较大的一个。
(2) 若[,]2baαβ-∉,则最大值为()f α与()f β中较大的一个,另一个即为最小值。
当a<0可作同样处理。
二.例题讲解:类型一“轴定区间定”例1:已知f(x)=x 2-x+2,当x 在以下区间内取值时,求f(x)的最大值与最小值。
(1) x ∈[-1,0] (2) x ∈[0,1] (3) x ∈[1,2]变式1:求y =的最值。
变式2:已知0≤x≤1,求y =的最值。
变式3:求函数y x =+的最小值。
类型二“轴变区间定”例2:求函数f(x)=2x 2-2ax+3在区间[-1,1]上的最小值。