函数的值域和最值教案
函数的值域和最值教案
【教学目标】1.让学生了解求函数值域(最值)常用的方法;
2.让学生了解各种方法的适用题型,并能灵活运用各种方法解函数的值域.
【教学重点】直接法、利用函数单调性求值域(最值)、数形结合法 【教学难点】判别式法和数形结合方法的使用
【例题设置】例1(强调定义域的重要性),其它例题主要指出各种方法适用的题型及
注意点.
【教学过程】
第一课时
〖例1〗已知函数3()2log f x x =+(19x ≤≤),求函数22()[()]()g x f x f x =+的最值. 错解:令3log [0,2]t x =∈,则
22222233()[()]()(2log )(2log )(2)22(3)3g x f x f x x x t t t =+=+++=+++=+-
∴当0t =时,min ()6g x =;当2t =时,max 2()()|22t g x g x ===.
错因分析:当2t =时,9x =,2(9)[(9)](81)g f f =+无意义.产生错误的原因主要是忽略了定义域这个前提条件.
正解:由2
1919
x x ≤≤??≤≤?,得()g x 的定义域为[1,3],3log [0,1]t x =∈,则 22222233()[()]()(2log )(2log )(2)22(3)3g x f x f x x x t t t =+=+++=+++=+-
∴当0t =时,min ()6g x =;当1t =时,max 2()()|13t g x g x ===. ★点评:1.求函数的值域(最值)同样得在定义域上进行;
2.运用换元法解题时,一定要注意元的取值范围,这步较容易被忽略;
3.配方法是求“二次函数类”值域的基本方法,形如2()()()F x af x bf x c =++的函数的值域问题,均可用此法解决.该法常与换元法结合使用.
〖例2〗 求下列函数的值域:
⑴ 121
21
x x y ++=+;
法一:(直接法)1212(21)11
2212121
x x x x x
y +++-===-+++ 由20x >,211x +>,1
0121
x <
<+,故12y <<,即原函数的值域为(1,2)
法二:(逆求法)由121
21
x x y ++=+得1202x y y -=>-,
故12y <<,即原函数的值域为(1,2) ★ 点评:1.对于一些简单的函数可直接利用直接法求解即可;
2.若原函数中有某一元素的范围易确定,则常用“逆求法”来求值域,即用y 来表示该元素,通过该元素的范围来确定原函数的值域.
⑵
2y x =-;
法一:
(换元法)令0t =,则21x t =-,故
2222(1)42422(1)4y t t t t t =--=--+=-++
当0t =时,max 2y =;当t →+∞时,y →-∞,无最小值 ∴原函数的值域为(,2]-∞
法二:由10x -≥得原函数的定义域为(,1]-∞,易知函数12y x =
和2y =-(,1]-∞都为增函数,故原函数在(,1]-∞也为增函数,故1|2x y y =≤=
∴原函数的值域为(,2]-∞
★ 点评:求函数的解析应优先考虑直接法和判断函数的单调性.
⑶
y x =
解:由210x -≥得原函数的定义域为[1,1]-,设cos ,[0,]x θθπ=∈,则
cos |sin |cos sin sin()4
y π
θθθθθ=-=-=-
∵0θπ≤≤,34
4
4
π
π
πθ-≤
-≤
,1sin()4
π
θ-≤-
≤
∴1y ≤
,即原函数的值域为[
★ 点评:用三角换元时,在不改变x 的范围的前提下,应尽可能缩小θ的范围,这
样可以避免一些不必要的讨论,如本题中的|sin |θ去绝对值.
⑷ 2
21
x
y x x =
++ 解:由221
x
y x x =++得2(2)0yx y x y +-+=……⑴,则该方程有解
① 当0y =时,方程⑴可化为20x -=,方程有解,符合题意
② 当0y ≠时,要使方程⑴有解,当且仅当22(2)40y y ?=--≥,解得223
y -≤≤,且0y ≠
这里可能只有极少学生会考虑到限制
θ的范围,可结合
后面去绝对值,强调限制θ的范围的必要性.
综上所述,2
23
y -≤≤
,即原函数的值域为2[2,]3-.
⑸ 221
(1)1
x x y x x -+=>-
解:令10t x =->,则1x t =+,故
2
2
2(1)(1)12321
2()32237t t t t y t t t t +-++++=
==++≥?+=
当且仅当1
t t
=且0t >,即1t =时取等号
另一方面,当t →+∞时,y →+∞,故原函数无最大值 ∴原函数的值域为[7,)+∞
★ 点评:当函数的定义域为R 时才比较适用判别法.
【课堂小结】
1.求函数的值域(最值)同样得在定义域上进行;
2.本节课我们复习了函数值域(最值)的几种较为常见的方法 ⑴ 直接法:一些简单的函数可利用该法求解;
⑵ 配方法:求“二次函数类”值域的基本方法,该法常与换元法结合使用;
⑶ 换元法:包括代数换元和三角换元,运用换元法解题时,一定要注意元的取值范
围.换元法很多时候可以很大程度的简化解题过程,如例2⑸;
⑷ 逆求法:若原函数中有某一元素的范围易确定,用y 来表示该元素,通过该元素的范围来确定原函数的值域;
⑸ 不等式法:利用均值不等式求最值时,一定要注意“正、定、等”三个条件缺一
不可;
⑹ 判别式法:该法只有当定义域为R 时才比较适用; ⑺ 利用函数的单调性(注意导数的应用);
具体解题中应优先考虑直接法或判断函数的单调性.
【教后反思】
1.思考:该题为什么不采用判别式法?
若用判别式法,则所方程
22(1)10x y x y -+++=应是在(1,)+∞上有解,情况较为复杂
2.该法采用了换元法,这要比拼凑法和待定系数法更容易让学生接受.
第二课时
〖例3〗 求下列函数的值域
⑴ |1|y x =+解:|1||2|y x x =++-表示数轴上点x 到1-与2的距离之和,故3y ≥,即原函数的值域为[3,)+∞. ⑵ |3||1|y x x =--+
解:|3||1|y x x =--+表示数轴上点x 到3的距离与点x 到1-的距离的差,故
44y -≤≤,即原函数的值域为[4,4]-.
⑶ y =
解:y =表示动点(,0)x 到两定点
(0,2)(1,3)A B --、的距离之和,由图象分析知:min ||y AB ==,当x →∞时,
y →+∞,故原函数的值域为)+∞.
★ 点评:利用函数的几何意义,是解决这类特殊函数的较为简便的方法.
〖例4〗 实数,x y 满足22(2)3x y -+=,求以下各式的最值: ⑴
y x ; ⑵ x y +; ⑶ 1
y x + 解:因实数,x y 满足22(2)3x y -+=,故圆22(2)3x y -+=可看作点(,)x y 的可行域.
⑴令y
k x
=
,即y kx =,k 表示目标函数中的斜率,由图可知k ≤,即
max ()y x min ()y
x
= ⑵ 令m x y =+,即y x m =-+,m 表示目标函数中的纵截距.
由
d =
=2m =±min max ()2()2x y x y +=+=+
⑶ 令1
y
k x =+,即(1)y k x =+,目标函数过定点(1,0)-,k 表示目标函数中的斜率,
由
d =
=k =,故max min (),()11y y x x ==++ ★点评:用线性归划的观点解决该类函数的关键在于抓住可行域,并弄清所求的东西在目标函数中表示什么.
变式:求函数
1sin
2cos
x
y
x
+
=
+
的值域.
解:
sin(1)
cos(2)
x
y
x
--
=
--
,表示动点(cos,sin)
P x x与定点(2,1)
A--连线的斜率,而动点P
的轨迹为单位圆,由图象分析知:
4
3
y
≤≤,即原函数的值域为
4
[0,]
3
.
【课堂小结】
在具体求某个函数的值域时,首先要仔细、认真观察题型特征,然后再选择恰当的方法,一般优先考虑直接法、函数单调法和均值不等式,然后才考虑用其它各种特殊方法.
【教后反思】