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高考數學第一輪復習---函數最值的應用

一、最值綜合與應用問題:

1.最值綜合問題:這是中學數學最重要的題型之一,題型非常廣泛.

       ①幾何圖形的最值問題:在平幾、立幾、解幾圖形中求解面積、體積、距離及各種幾何量的最大、最小值;

②代數中的最值問題:求解方程(或不等式)的最大、最小解,數列的最大、最小項,變量或代數式的最大、最小取值,等等;

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2.最值應用問題:這是應用問題中最典型的內容,如求解利潤、費用的最大與最小,用料,時間最少,流量、銷量最大,選取的方法最多、最少等,都是常見的應用問題。

(二)學習要點:

       在中學數學范圍內,最值綜合與應用問題幾乎都要運用函數的思想與方法解決,解答程序是:

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       ①正確選擇變量作自變量,根據問題的條件將問題轉化為函數,建立函數的解析式,并求函數的(實際型)定義域;

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②求函數的極值,并結合函數的定義域得到函數的最值;

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【例1】如圖,扇形AOB的半徑為1,

中心角為45°,矩形EFGH內接于扇形,

求矩形對角線長的最小值.

   [解析]這是一道高考題,需要用函數思想解決它,

但是取什么量作自變量是解決這個問題的關鍵,應

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反復斟酌. 根據這個問題的圖形特點,取

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將對角線長表示成這個角的函數是比較好的想法.

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所以,當時,

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[解法二]設矩形的高

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  ∴矩形的寬

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 ∴對角線

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  令

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  令

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  在的左、右兩側取定義域內兩點,如取

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  得

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       ∴的值在處左負右正,

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.

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 [評析]該問題的難點是正確選擇自變量,上面兩種解法各有優缺點,解法一雖然簡單些,但選擇”角”作自變量有時會涉及到過多的三角知識,在許多情況下會出現困難的運算,應慎重;解法二選擇矩形的邊長為自變量的想法要常規一些.

【例2】已知正四棱錐邊長為3,求它的體積的最大值.

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[解析]設底面邊長為

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左正右負,∴當.

 

 

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(初等方法)

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等號成立時,

[評析]立體幾何中的最值綜合問題是高中數學中的一種重要題型,在立幾的復習中將會作更多的討論.

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【例3】設是定義在上以2為周期的周期函數,且為偶函數,已知在區間[2,3]上=-2(-3)2+4,

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(Ⅰ)求的解析式;

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(Ⅱ)若矩形ABCD的兩個頂點A、B在軸上,另兩個頂點C、D在函數的圖象上,求這個矩形面積的最大值.

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(Ⅱ)設

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      當

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   設

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  ∴矩形ABCD面積

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左正右負,

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   [評析]這是代數與幾何的綜合型的最值問題,由于這種問題能綜合考核較多的數學能力,因此這是常見的試題形式,在該問題中求的值域時,換元這一步是很重要的想法,這樣大大降低了運算量.

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【例4】一變壓器的鐵芯截面為正十字型,為保證所需的磁通量,要求十字應具有的面積,問應如何設計十字型寬及長,才能使其外接圓的周長最短,這樣可使繞在鐵芯上的銅線最節省.

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     由條件知:

     設外接圓的半徑為R,即求R的最小值,

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   等號成立時,

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    ∴當時R2最小,即R最小,從而周長最小,

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   此時

  [評析]這是最值的應用問題,在函數型的應用問題中,最值應用問題占了很大的比例,也是緊常見的應用題的試題形式,應多加強這方面的訓練.

(一)知識歸納:

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二、最值在參數討論中的應用

       1.“恒成立”問題:“設函數的定義域為區間D,

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①若恒成立

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②若恒成立

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       2.“存在”問題:設函數的定義域為區間D,

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①若存在,使得

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②若存在,使得

(二)學習要點:

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1.“恒成立”與“存在”是參數討論中的兩類非常重要的問題,而通過求函數的最值是解決這兩類問題的重要方法,在具體解決問題時又有兩條基本思路:

       ①將“參數”與“變量”分離在不等號的兩邊,然后變量形成的函數的最值;

②“參數”與“變量”不分離,將整個式子看成一個函數,并求它的最值.

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2.必須注意,如果在定義區間D上沒有最大或最小值,而只有上限或下限,則最后的結果可能要將“<(>)”改為“≤(≥)”.

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       【例1】不論實數取何值,直線與雙曲線總有公共點,求實數的取值范圍.

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       [解析]曲線的公共點為方程組的解,命題最終化歸為二次方程的判斷式“恒成立”.

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聯立

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(1)若,顯然當時方程無解,命題不成立;

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(2)若方程為一元二次方程,

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  則恒成立,

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       [評析]這是高考中的一道基礎型試題,如果對“恒成立”的概念與方法很熟悉,則問題解答得心應手.

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[解析]  A≠     不等式有角,這是“存在”性問題.

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     ≠    不等內有解,

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     即存在,使得

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    設

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    故命題又等價于

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    求導得

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*  ,且的值在處左正右負,實數的取值范圍是

[評析]有關“存在”的參數討論問題也是參數討論問題的重要題型,其中有許多與最值有關,這類問題的理解比“恒成立”要困難一些.

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【例3】設,問是否存在使得?說明理由.

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[解析] 這是關于“存在”性問題,注意問題中是變量,是參數.

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      設存在這樣的,

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      則命題等價于

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     的對稱軸內單調遞增,

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   顯然正確,故存在,使得.

[評析]如果從“存在”的思想方法來理解并解答該問題,則解題思路非常清晰,才能寫出上面既簡潔,又嚴密的解題過程.

《訓練題》

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一、選擇題:

1.若關于的不等式對任意恒成立,則實數的取值范圍是(    )

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       A.                                             B.             

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       C.                                      D.

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2.如果存在實數使得不等式|+1|-|-2|成立,則實數的取值范圍是     (    )

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       A.              B.              C.                 D.

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3.設,如果恒成立,那么                                            (    )

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       A.                B.               C.                D.

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4.若時總有則實數的取值范圍是                         (    )

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       A.               B.           C.           D.

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5.若關于的不等式內有解,則實數的取值范圍是(    )

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       A.              B.              C.            D.

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6.設數列的每一項總小于它的后面的項,則的取值范圍是

                                                                                                                              (    )

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       A.           B.                C.           D.

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二、填空題:

7.若不等式對任意實數恒成立,則實數的取值范圍是   

          .

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8.若的解集為空集,則實數的取值范圍是             .

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9.若不等式內有解,則實數的取值范圍是         .

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10.在一塊半徑為R的半圓形鐵皮中截出一塊矩形,矩形的一邊在半圓的直徑上,則這個矩形的最大面積是            .

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三、解答題:

11.求外切于半徑為1的球的圓錐的體積最小值.

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12.由點P(0,1)引圓的割線與該圓交于A、B兩點,求△AOB的面積的最大值(O為原點)及此時割線AB的方程.

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13.機動車輛通過大橋,為了安全,同一股道上的兩輛車的間距不得小于,其中是車速,是平均車身長度,為比例系數.

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       已測定:車速為時,安全車距為

       問應規定怎樣的車速可使同一股道上的車流量最大?(車流量即單位時間內通過的車輛數).

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14.對定義(的單調減函數使得:

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       恒成立,求的取值范圍.

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15.已知函數

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    (Ⅰ)求函數的反函數

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       (Ⅱ)若函數上是單調函數,求實數的取值范圍.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

《答案與解析》

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一、選擇題:

1.A  2.B  3.D  4.D  5.A  6.B

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二、填空題:

7. , 8., 9.,10.R2  .

三、

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11.如圖,設圓錐的高底半徑為

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   PAD,且OE=OD=1,

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   ∴圓錐體積

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   且的值在處左負右正,

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12.設AB方程為O到AB的距離

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      令

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      求導得單調遞減,

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13.

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則車流量

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 當且僅當時等號成立.  當時車流量最大;

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14.命題等價于恒成立,

  • 試題詳情

    由①得:③;

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    由②得:

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    ④;

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    由③、④得取值范圍是

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    15.(Ⅰ)

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    (Ⅱ)

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    (1)若內為增函數,則對于恒成立,記

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    上為增函數,

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           (2)若內為減函數,則恒成立,

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        綜上,的取值范圍是

     

     

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