二次函数最值

内容讲解: 二次函数的最值问题,包括三方面的内容:  自变量的取值范围为任意实数时二次函数最值的求法.二次函数y=ax2+bx+c=a(x+2+.当a>0时,抛物线开口向上,此时当x<-时,y随x增大而减小;当x>-时,y随x增大而增大;当x=-时,y取最小值.当a<0时,抛物线开口向下,此时当x<-时,y随x增大而增大;当x>-时,y随x增大而减小;当x=-时,y取最大值
2.自变量的取值范围是某一确定范围时二次函数最值的求法,要结合图象和增减性来综合考虑.
(1)当抛物线的顶点在该范围内,顶点的纵坐标就是函数的最值; (2)当抛物线的顶点不在该范围内,二次函数的最值在范围内两端点处取得.
3.实际问题中所建立的数学模型是二次函数时,所涉及的二次函数最值的求法,先建模后求解.
例题剖析
    例1  (2003年武汉选拔赛试题)若x-1=,则x2+y2+z2可取得的最小值为(  ).
    (A)3    (B)    (C)    (D)6
    分析:设x-1==t,则x2+y2+z2用只含t的代数式表示,通过配方求最小值.
    解:x=t+1,y=2t-1,z=3t+2,原式=14t2+10t+6=14(t+2+,所以最小值是
    评注:本题体现了如何消元使多元函数转变为一元函数这一思想,我们要用心体会.此外,设比值为k法是解决等比问题最常用的方法
    例2 (1995年全国初中数学联赛试题)设x为正实数,则函数y=x2-x+的最小值是________.
  分析:先将原函数配方,再求最值。解:y=x2-x+=(x-1)2+(x+)-1 =(x-1)2+(2+1  要求y的最小值,最好有(x-1)2=0且(职高数学2=0,这时得到x=1. 于是,当x=1时,y=x2-x+取最小值1.
    评注:函数y=x2-x+含有,不能直接用求二次函数的最值方法,求最值的最原始、最有效的方法仍然是配方法.
    例3  (2006年全国初中数学竞赛(浙江赛区)复赛试题)函数y=2x2+4│x│-1的最小值是________.
    分析:对x分类进行讨论,去绝对值符号,转化为在约束条件下,求二次函数最值问题.
    解:y=2(│x│+1)2-3= 其图象如 图,由图象可知,当x=0时,y最小为-1.
答案:-1.
  评注:对于含有绝对值的函数,首先要化去绝对值,变成基本函数,再求极值.
    例4  设0≤x≤3,求函数y=f(x)=│x2-2x-1│的最值.
    分析:首先画出y=f(x)的图象,然后将y=f(x)图象位于x轴上方的部分保持不变,而将位于x轴下方的图象作关于x轴的对称图形,即得y=│f(x)│的图象.然后用数形结合方法求函数y=│f(x)│的最值.【解】:如图,先作抛物线y=x2-2x-1,然后将x轴下方的图象翻转上来,即得y=│x2-2x-1│的图象,对称轴是直线x=,方程x2-2x-1=0的两根是±2.由此可知,0与3位于图象与x轴两交点之间,且位于对称轴两侧,故最大值为: f()=|()-2·-1|=4, 而最小值为f(0),f(3)中较小者∵f(0)=1,f()=6-8>1,∴最小值为1.
  评注:画绝对值函数图象,首先脱去绝对值符号(方法同绝对值的化简),转化为基本函数,再在自变量取值范围内画出符合条件的图象.
    例5 x如果没有你 山野1x2是方程2x2-4mx+2m2+3m-2=0的两个实根,当m为何值x12+x22最小值,并求这个最小值.  分析:由韦达定理知x12+x22是关于m的二次函数,是否是在抛物线的顶点处取得最小值,就要看自变量m的取值范围,从判别式入手.:由△=(-4m)2-4×2×(2m2+3m-2)≥0得m≤
x1+x2=2mx1x2=x12+x22=2(m-2+=2(-m)十大自然灾害发布2+,∵m≤,∴-m≥->0,
    从而当m=时,x+x取得最小值,且最小值为2×(-2+=
评注:定义在某一范围的条件限制的二次函数最值问题,有下两种情形:(1)当抛物线的顶点在该范围内,顶点的纵坐标就是函数的最值;(2)当抛物线的顶点不在该范围内,二次函数的最值在范围内两端点处取得.
例6 求函数y=(4-x)+2的最值.
    分析:此函数是较复杂的复合函数,可通过引入参数来求取函数最值. 解:设u=2-x,则u>0,且y=4+u. 于是(u+x2=4x2+9),即 3x2-2u·x+36-u2=0.∵x∈R,∴上式的判别式△=(2u)2-4×3×(36-u2)≥0, 即u2≥27,故u≥3. ∴y=4-x+2的最小值为4+3(当x=时取到).
    评注:通过换元,把原函数转变成关于x的一元二次方程,考虑到一元二次方程有解,由△≥0即可求得u的范围,从而求得y的最值.这是一种常用的方法,应掌握.
  例7 (2002年太原市竞赛题)已知二次函数y=x2-x-2及实数a>-2,求(1)函数在-2<x≤a的最小值;(2)函数在a≤x≤a+2的最小值.
    分析:本题由于字母a的不确定性,因此需要分类讨论,并通过数形结合的方法来解.
    解:函数y=x2-x-2的图象如图. (1)当-2<a<ymin=y│x=a=a2-a-2;当a≥ymin= =-
    (2)当-2<a且a+2<,即-2<a<-时,ymin=y│x=a+2=(a+22-(a+2)-2=a2+3a;当a<≤a+2,
即-≤a<ymin商务路路通= =-评注:将a相对于抛物线对称轴的位置进行分类讨论是解题关键,
而数形结合的方法可以直观地帮助求解.
  例8  (2004年全国初中数学联赛试题江西赛区加试题)函数y=x2-2(2k-1)x+3k2-2k+6的最小值为m,则当m达到最大时x=_______.
    分析:可通过配方法将原函数配成a(x+n)2+m的形式,再根据m的形式确定m的最大值.
    解:y=(x-2k+1)2-k2+2k+5,当x=2k-1时,y最小值是m=-k2+2k+5=-(k-1)2奇圣胶囊+6,所以当k=1时,m达到最大值.此时x=2k-1=1.  评注:配方法是求取二次函数最值问题中最常用的基本方法,对于二次函数的最小值的最大值问题,可通过反复配方来确定.
  例9  (2004年“TRULY@信利杯”全国初中数学竞赛试题)实数x、y、z满足x+y+z=5,xy+yz+zx=3,则z的最大值是_______.
    分析:由条件可构造以x、y为根的一元二次方程,再根据其有实数根求出的范围. 解:∵x+y=5-z,xy=3-z(x+y)=3-z(5-z)=z2-5z+3. ∴x、y是关于t的一元二次方程t2-(5-z)t+z2-5z+3=0的两实根.
    ∵△=(5-z2-4(z2-5z+3)≥0,即 3z2-10z-13≤0,(3z-13)(z+1)≤0. ∴z≤,当x=y=时,z=. 故z的最大值为
    评注:利用一元二次方程根的判别式的值“非负”或“为负”来求解函数最值的方法称为判别式法.
    例10 (2003年“TRULY@信利杯”全国初中数学竞赛试题)已知二次函数y=ax2+bx+c(其中a是正整数)的图象经过点A(-1,4)与点B(2,1),并且与x轴有两个不同的交点,则b+c的最大值为________.
    分析:应用二次函数y=ax2+bx+c过已知两点可确定a、b、c之间关系,并利用根的判别式求出b+c最值.解:由于二次函数的图象过点A(-1,4),点B(2,1),所以
因为二次函数图象与x轴有两个不同的交点,所以maxthon3=b2-4ac>0,(-a-12-4a(3-2a)>0,即(9a-1)(a-1)>0,由于a是正整数,故a>1, 所以a≥2,又因为b+c=-3a+2≤-4,且当a=2,b=-3,c=-1时,满足题意,故b+c的最大值为-4.  评注:借助二次函数图象与x轴的交点是所对应二次方程的根,通过根的判别式可确定相关字母(或式)的取值范围,进而可确定其最值是解决这类问题常用方法.

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