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三角函数最值的归类求解策略
三角函数是中学数学教材中一种重要函数,是教学的重点内容,是高考中对将基础知识和基本技能的考查的重要内容之一,而三角函数的最值问题是历年高考的重点.因此,理解和掌握求解三角函数最值问题的方法是十分必要的.求三角函数最值(或值域)问题只要注意所给函数式的特征,就可以确定三角变换目标和解题方向;只要合理变换转化为常见类型,就能找到解决问题的途径.
  一、化为最基本的初等三角函数型
  例1:求下列函数的最值:
  (1)y=sin(x+ )+sin(x- )
  (2)y=2sin( +x)+sin( -x)
  略解:(1)将y=sin(x+ )+sin(x- )化为:y= sinx,即得:y = ,y =- .
  (2)将y=2sin( +x)sin( -x)化为:y= cos2x,即得:y = ,y =- .
  二、反解型
  将三角函数解析式反解得,sin(x)=f(y),cosx=f(y),sin(x+φ)=f(y),cos(x+φ)=f(y)(φ为辅助角),然后利用正余弦函数的有界性,即|f(y)|≤1求解,常见能够反解化为上述类型的函数有:
  (1)y= 或y= (c≠0,a:b≠c:d)
  (2)y= 或y= (c≠0)
  例2:求函数y= (x∈[0,π])的最大值和最小值.
  解:原式化为y= =-1+ ,反解得:sin2x= -2,由|sin2x|≤1得| -2|≤1?圯 ≤y≤3.
  ∴y =3,y = .
  例3:求函数y= 的最值.
  解法一:
  原式化为:sinx-ycosx=2y-1
  ?圯 sin(x+φ)=2y-1
  ?圯sin(x+φ)=
  由|sin(x+φ)|≤1得 ≤1?圳0≤y≤ ,
  故有y = ,y =0.
  解法二:
  化为y= ,于是y表示点(-1,-2)与点(cosx,sinx)直线的斜率,用解析法可求(以下略).
  解法三:
  用万能公式代换为:(1-y)tan +2tan +(1-3y)=0
  ∵tan ∈r及y≠1,
  ∴△=4-4(1-y)(1-3y)≥0?圯4y(4-3y)≥0?圯0≤y≤ ,
  因此,y = ;y =0.
  三、化为y=asinx+bcosx型
  将三角函数式化为y=asinx+bcosx,然后引入辅助角φ化简成一个角的三角函数y= sin(x+φ)再利用基本初等函数的最值求解.
  例4:当- ≤x≤ 时,函数f(x)=sinx+ cosx的( )
  a.最大值是1,最小值是-1?摇?摇?摇?摇b.最大值是1,最小值是-
  c.最大值是2,最小值是-2?摇?摇?摇?摇d.最大值是2,最小值是-1
  解:由已知f(x)=2sin(x+ ),因为- ≤x+ ≤ ,故-1≤f(x)≤2,故选d.
  例5:函数y=sinx+cosx的最大值是?摇?摇 ?摇?摇.
  解:原式化为:y= sin(x+ ),
  当x=2kπ+ (k∈z)时,y = .
  四、化为y=asin(ωx+φ)+k(或y=acos(ωx+φ)+k)型
  例6:函数y=sin2x-2cos x的最大值是?摇?摇 ?摇?摇.
  解:原式化为:y=sin2x-(1+cos2x)= sin(2x- )-1
  ∵|sin(2x- )|≤1
  ∴y = -1
  例7:函数y=sin(2x- )cosx的最小值是?摇?摇?摇 ?摇.
  解:y=sin(2x- )cosx= [sin(2x- )-sin ]= sin(2x- )-
  当sin(2x- )=-1时,函数有最小值,即:y =- .
  五、化为y=pf (x)+qf(x)+r(其中p、q、r为常数)型
  将三角函数式做恒等变形,等价转化为形如y=pf (x)+qf(x)+r,再进行变量代换t=f(x)化为二次函数y=pf (x)+qf(x)+r在给定区间上求最值问题,这里t=f(x)sinx(或cosx),|t|≤1,求解时需要注意变量的取值范围即可.
  例8:如果|x|≤ ,那么函数f(x)=cos x+sinx的最小值是
  ( )
  a. b. c.-1 d.
  解:f(x)1-sin x+sinx=-(sinx- ) +
  ∵|x|≤
  ∴|sinx|≤ ,则当时sinx=- ,有f(x) =1-(- ) - =
  故应选d.
  例9:求函数y=sinxcosx+sinx+cosx的最大值.
  解:令sinx+cosx=t,|t|≤ ,则有sinxcosx= ,
  于是函数式化为:y= t -t- ,解得:y = + .
  六、化为能用函数的单调性或均值不等式型
  例10:求函数y=sinx+ (x∈(0,π))的最小值.
  解法一:
  令t=sinx,t∈(0,1),则可证y=t+ 在(0,1)内为单调递减函数,从而引发y=f(t)≥f(1)=3,即y =3.
  解法二:
  y=sinx+ =(sinx+ )+
  ≥2 +sinx=2

+sinx
  ≥2+1=3
  当且仅当sinx=1时,有y =3.
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