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初等函数在区间上的值
一 区间确定,最值确定,函数带参数。[例1]:当X∈[0,1]时,二次函数f(x)=-X2+4X+C有最大值0。试求C值。
这个二次函数的常数项含有参数C,它是个待确定的参数,利用二次函数在X∈[0,1]上有最大值0这个条件来确定C,怎样解决这个问题?它可以归到上面的哪种情况?二次函数顶点横坐标与所给区间位置关系怎样?
解:顶点横坐标 ,抛物线开口向下
∵[0,1]在X=2的左侧
∴函数在[0,1]上是增函数
∵Ymax=f(1)=0
即-12+4×1+c=0 ∴C=-3。
二 函数确定,最值确定,区间带参数。
[例2]:已知函数f(x)=-x2+4x+2,X∈[0,n]的最小值是2,则n的取值范围是___。
从区间表达式[0,n]中,可知n在原点右边,n在哪个范围内才能保证函数在所给区间内有最小值呢?
显然当n在顶点横坐标的左边或恰好在顶点横坐标处,相似图(1)的情况,函数在这个区间内是增函数。x=0时函数有最小值,区间恰好是2,n可以在这个范围内,即0﹤n≤2;但[0,n]也可能包含顶点横坐标,相似图(3),图(4)的情况,此时,最小值在远离对称轴的端点处,再由二次函数的对称性可得:0<n≤4。
[例3] 已知函数f(x)=-x +4x+2,x∈[m,m+2]的最大值是2,则m=___。
此题中所给区间是带有参数的区间,而且是个区间长度为2又位置不确定区间。
解:当区间[m.m+2]在顶点横坐标2的左边时,可归为图(1)情况,函数在此区间上是增函数。由:f(m+2)=2解得m=2或m=-2,区间为[-2,0]或[2,4],但[2,4]不在顶点横坐标的左边,即m=2舍去。故m=-2。
当区间[m,m+2]在顶点横坐标的右边,可归为图(2)情况,函数在此区间上是减函数,由f(m)=2,解的m=0或m=4,区间为[0,2]或[4,6],而区间[0,2]不在顶点横坐标的右边,即m=0舍去。故m=4。
当区间[m,m+2]包含顶点横坐标,最大值在顶点处取得纵坐标值6,显然不合题意。
综上讨论可知:m=-2或m=4。
通过以上例题解析可知,二次函数在给定闭区间内的最值问题,必须根据顶点的横坐标在区间内、区间左边、区间右边三种情况讨论。
三 可化为二次函数的最值问题。
[例4]:求函数Y=-(sinx)2+4sinx+2的最值。
利用换元的思想可转化为二次函数来讨论。令t=sinx.则原函数可化为:y=-t2+4t+2.二次函数在哪个范围讨论它的最值呢?条件显然隐含在函数表达式中。
∵x∈R ∴sinx∈[-1,1]
∴问题转化为求Y=-t2+4t+2在t∈[-1,1]的最值。
对于二次函数的Y=-t2+4t+2来说,它的顶点横坐标是2,区间[-1,1]在对称轴的左边,Y=-t2+4t+2在[-1,1]上为增函数。∴t=-1时 Ymin=-(-1)2+4×(-1)+2=-3 ;t=1时,Ymax=-12+4×1+2=5。