二次函数在闭区间上的最值问题
高一数学复习考点知识与题型讲解12---二次函数在闭区间上的最值问题

高一数学复习考点知识与题型讲解第12讲二次函数在闭区间上的最值问题二次函数在闭区间上的最值问题,核心是函数对称轴与给定区间的相对位置关系的讨论.一般分为:对称轴在区间的左边,中间,右边三种情况.设,求在上的最大值与最小值.分析:将配方,得顶点为、对称轴为;当时,它的图象是开口向上的抛物线,数形结合可得在上的最值:(1)当时,的最小值是的最大值是中的较大者.(2)当时,由在上是增函数,则的最小值是,最大值是.(3)当时,由在上是减函数,则的最大值是,最小值是.当时,可类比得结论.【题型一】定轴动区间已知是二次函数,不等式的解集是,且在区间上的最大值是.(1)求的解析式;(2)设函数在上的最小值为,求的表达式.【解析】(1)是二次函数,且的解集是,可设-.(待定系数法,二次函数设为交点式)在区间-上的最大值是.由已知得,,-.(2)由(1)得,函数图象的开口向上,对称轴为(讨论对称轴与闭区间的相对位置)①当时,即时,在上单调递减,(对称轴在区间右侧)此时的最小值;②当时,在上单调递增,(对称轴在区间左侧)此时的最小值;③当时,函数在对称轴处取得最小值(对称轴在区间中间)此时,-综上所述,得的表达式为:.【点拨】①利用待定系数法求函数解析式;②对于二次函数,对称轴是确定的,而函数的定义域不确定,则按照对称轴在区间的“左、中、右”分成三种情况进行讨论.【题型二】动轴定区间求在区间上的最大值和最小值.【解析】的对称轴为.①当时,如图①可知,在上递增,,.②当时,在上递减,在上递增,而,(此时最大值为和中较大者)当时,,如图,当时,,如图③,③当时,由图④可知,在上递减,,.综上所述,当时,,;当时,,;当时,,;当时,,.【点拨】①题目中的函数的对称轴是不确定的,定义域是确定的,在求最小值时与“定轴动区间”的思考一样分对称轴在区间的“左、中、右”分成三种情况(即)进行讨论.②在求最大值时,当,还需要判断和时谁离对称轴更远些,才能确定、哪个是最大值,则还有分类;【题型三】逆向题型已知函数在区间上最大值为,求实数的值.【解析】若,(注意函数不一定是二次函数)则而在上的最大值,(2)若则的对称轴为,则的最大值必定是、、这三数之一,若,解得,此时而为最大值与为最大值矛盾,故此情况不成立.若,解得,此时而距右端点较远,最大值符合条件,.若,解得,当时,,则最大值不可能是;当时,此时最大值为,;综上所述或【点拨】本题没有按照分对称轴在定义域的“左、中、右”分离讨论,否则计算量会很大,还要考虑开口方向呢.思路是最大值必定是、、这三数之一,那逐一讨论求出值后再检验就行.巩固练习1 (★★) 已知函数.当时,求函数在区间上的值域;当时,求函数在区间上的最大值;求在上的最大值与最小值.【答案】(1) (2) ;(3)时, 最小值为,最大值为;时,最小值为,最大值为.时,最大值为,最小值为.【解析】(1)当时,,函数在--上单调递减,在-上单调递增,-,,,,函数在区间上的值域是;(2)当时,,,函数在区间上的最大值;,函数在区间上的最大值;函数在区间上的最大值;(3)函数的对称轴为,①当,即时,函数在-上是增函数,当时,函数y取得最小值为;当时,函数取得最大值为.②当,即时,当时,函数取得最小值为;当时,函数取得最大值为.③当-,即-时,-a时,函数取得最小值为-;当-时,函数取得最大值为-.④当-,即-时,函数在-上是减函数,故当-时,函数取得最大值为-;当时,函数取得最小值为.2(★★) 已知函数.(1)若,求在上的最大值和最小值;(2)若在为单调函数,求的值;(3)在区间上的最大值为4,求实数的值.【答案】(1)最大值是,最小值(2)或(3)或【解析】(1)时,;在-上的最大值是,最小值是-;(2)在为单调函数;区间-在f(x)对称轴-的一边,即--,或-;或-;-(3)-,中必有一个最大值;若---;--,符合-最大;若,;,符合最大;或.3(★★) 已知函数在上恒大于或等于,其中实数求实数的范围.【答案】【解析】若时,在上是减函数,即则条件成立,令(Ⅰ)当时,即则函数在上是增函数,=即,解得或,(Ⅱ)当即若解得与矛盾;(2)若时即解得与矛盾;综上述:.4(★★★)已知函数在区间上的最小值是,最大值是,求的值.【答案】【解析】解法1:讨论对称轴中与的位置关系。
例谈求二次函数最值的方法

一 —
—
一
—
+1 . 2
故厂 的最 大值  ̄ ()222+ = , ( ) f t= t t5 8 -
抠
一
Jt . : 二 ! ] O得 - <
2
.
脚
2’
求 解 时 .首 先 看 二 次 函 数 的 开 口 .
轴 动 与 定 的变 化 进 行 分 类 . 谈 求 最 值 例
轴定 区 间动
当二次函数' , ) 对 称 轴 确 定 而 的 区 间 在 变 化 时 . 区 间 和 对 称 轴 的关 系 由 可 知 . 需 对 动 区 间 能 否 包 含 抛 物 线 的 只
例4 已知厂()X—x 5 闭区 间 - 24 + 在
[一 ,+ ] 有 最 小 值 3 求. 1k 1上 , i } 的值 .
从 而 知 道 其 对 称 轴 的 位 置 . 根 据 所 给 再
出 区 间 可 确 定 其 最 大 值 或 最 小 值 . 后 最 列式求值.
右两侧 及穿过 区间三种 情况进行 讨论 . 再 利 用 二 次 函 数 的 示 意 图 . 合 单 调 性 结
进行求解.
1 所以k 1 、 2. . :一 / ( ) 一 /2 即 I3 ( ) 2 3k 1 , > 时J x 的最小 - ' > 值为 (一 )(一 ) 1 ( , l 1: 32 , 下转第 5 + 6页 )
间 和 对 称 轴 的 位 置.本 文 对 区 间 和 对 称
a
—
解 )对 轴 , 析 的 称 为 詈 =
点
.
0 ≤4 厂 ) ≤£ ( 最大值 为- 4 , 厂 ) 即为5 不 ( ,
合题 意.
当 tO时 .距 离 对 称 轴 2 远 . < = 较
二次函数在区间上的6种最值问题

2 2
在区间[ 1, 2上的最大值为4,求a的值。
2、不等式9 x 6ax a 2a 6 0 1 1 在 x 内恒成立,求实数 a的取值范围。 3 3
2
3、已知函数f x 2 x 2ax 3
在区间[ 1, 1上有最小值,记作 g a
a0
时,
1
ymax f (1) a 4 ymin f (0) 3
图(2)
例3、求
x
f ( x) x2 ax 3 在
a 2
0 x 1
上的最值。
3、由图(3)得: 当 0
a 2 1 ,即1 a 0 时, 2
0
1 2
1
ymax f (1) a 4 ymin
2.当1<a<2时,函数在[0,1]上单 调递减,在[1,a]上单调递增, ∴当x=1时,ymin=2 当x=0时,ymax=3
3 2 o 1 a 2 x
例2 求函数y=x2-2x+3在区间[0,a]上的最 值,并求此时x的值。 解:函数图象的对称轴为直线x=1,抛物线开口向上 1.当a≤1时,函数在[0,a]上单调递减, ∴当x=0时,ymax=3;当x=a时,ymin=a2-2a+3
例1、 当x∈(2,3] 时, 求函数 y x 2 2 x 3 的值域
从图象上观察得到当x (2, 3] 时y [0, 3
(1,4)
4
y
3
练习
在下列条件下求函数 y x 2 x 3的值域
2
2
1
(1) x [ 1, 4)
x
-1
1
2
3
4
例谈二次函数在闭区间上的最值问题

例谈二次函数在闭区间上的最值问题作者:何英林来源:《中学教学参考·理科版》2010年第03期二次函数是高中数学中最基本也最重要的内容之一,而二次函数在某一区间上的最值问题,是初中二次函数内容的继续,随着区间的确定或变化,以及系数中参变数的变化,它又成为高考数学的热点.一、求定二次函数在定区间上的最值当二次函数的区间和对称轴都确定时,要将函数式配方,再根据对称轴和区间的关系,结合函数在区间上的单调性,求其最值.【例1】已知2x2≤3x,求函数f(x)=x2-x+1的最值.解:由已知2x2≤3x,可得0≤x≤32,即函数f(x)是定义在区间[0,32]上的二次函数,将二次函数配方得f(x)=(x-12)2+34,其图象开口向上,且对称轴方程x=12∈[0,32],故二、求动二次函数在定区间上的最值当二次函数的区间确定而对称轴变化时,应根据对称轴在区间的左、右两侧和穿过区间这三种情况分别讨论,再利用二次函数的示意图,结合其单调性求解.【例2】已知二次函数f(x)=ax2+4ax+a2-1在区间[-4,1]上的最大值是5,求实数a的值.解:将二次函数配方得f(x)=a(x+2)2+a2-4a-1,其对称轴方程为x=-2,顶点坐标为(-2,a2-4a-1),图象开口方向由a决定,很明显,其顶点横坐标在区间[-4,1]上.若a2-4a-1=5,解得a=2-10(a=2+10舍去);若a>0,则函数图象开口向上,当x=1时,函数取得最大值5,即f(1)=5a+a2-1=5,解得a=1(a=-6舍去).综上讨论,函数f(x)在区间[-4,1]上取得最大值5时,a=2-10或a=1.三、求定二次函数在动区间上的最值当二次函数的对称轴确定而区间在变化时,只需对动区间能否包含抛物线的顶点的横坐标进行分类讨论.【例3】已知函数f(x)=-x2+8x,求f(x)在区间[t,t+1]上的最大值g(t).解:函数f(x)=-x2+8x=-(x-4)2+16,其对称轴方程为x=4,顶点坐标为(4,16),其图象开口向下.(1)当顶点横坐标在区间[t,t+1]右侧时,有t+12+8(t+1)=-t2+6t+7.(2)当顶点横坐标在区间[t,t+1]上时,有t≤4≤t+1,即3≤t≤4,当x=4时,g(t)=f(4)=16.(3)当顶点横坐标在区间[t,t+1]左侧时,有t>4,当x=t时,g(t)=f(t)=-t2+8t.综上,g(t)=-t2+6t+7,当t2+8t,当t>4时.四、求动二次函数在动区间上的最值当二次函数的区间和对称轴均在变化时,亦可根据对称轴在区间的左、右两侧及穿过区间三种情况讨论,并结合其图形和单调性处理.【例4】已知y2=4a(x-a)(a>0),且当x≥a时,S=(x-3)2+y2的最小值为4,求参数a的值.解:将y2=4a(x-a)代入S的表达式得S=(x-3)2+4a(x-a)=[x-(3-2a)]2+12a-8a2.S是关于x的二次函数,其定义域为x∈[a,+∞),对称轴方程为x=3-2a,顶点坐标为(3-2a,12a-8a2),图象开口向上.若3-2a≥a,即02=4,此时a=1或a=12.若3-2a1,则当x=a时-(3-2a)]2+12a-8a2=4,此时a=5(a=1舍去).综上讨论,参变数a的取值为a=1或a=12或a=5.(责任编辑金铃)。
二次函数在闭区间上的最值问题

第三讲 二次函数在闭区间上的最值问题 一.知识点介绍1.区间的概念设a 、b 是两个实数,且a<b ,规定:说明:① 对于[a,b],(a,b),[a,b),(a,b]都称数a 和数b 为区间的端点,其中a 为左端点,b 为右端点,称b-a 为区间长度;②在数轴上,这些区间都可以用一条以a 和b 为端点的线段来表示,在图中,用实心点表示包括在区间内的端点,用空心点表示不包括在区间内的端点;③实数集R 也可以用区间表示为(-∞,+∞),“∞”读作“无穷大”,“-∞”读作“负无穷大”,“+∞”读作“正无穷大”,还可以把满足x ≥a, x>a, x ≤b, x<b 的实数x 的全体分别表示为[a,+∞)、(a,+∞)、(-∞,b]、(-∞,b)。
我们把以上区间记为A ,若x 是A 中的一个数,就说x 属于A ,记作x ∈A 。
否则就说x 不属于A ,记作x ∉A 。
2. 二次函数f(x)=ax 2+bx+c(a≠0)在x ∈[α,β]上的最值: 当a>0时,有三种情况:从上述a>0的三种情况可得结论:(1)若[,]2baαβ-∈,则当2b x a =-时,2min4()24b ac b y f a a-=-=,它的最大值为()f α与()f β中较大的一个。
(2) 若[,]2baαβ-∉,则最大值为()f α与()f β中较大的一个,另一个即为最小值。
当a<0可作同样处理。
二.例题讲解:类型一“轴定区间定”例1:已知f(x)=x 2-x+2,当x 在以下区间内取值时,求f(x)的最大值与最小值。
(1) x ∈[-1,0] (2) x ∈[0,1] (3) x ∈[1,2]变式1:求y =的最值。
变式2:已知0≤x≤1,求y =的最值。
变式3:求函数y x =+的最小值。
类型二“轴变区间定”例2:求函数f(x)=2x 2-2ax+3在区间[-1,1]上的最小值。
含参数的二次函数在闭区间上的最值问题

含参数的二次函数在闭区间上的最值问题含参数的二次函数在闭区间上的最值问题导语:含参数的二次函数在闭区间上的最值问题是数学中常见的优化问题之一。
通过分析函数的性质和求导,我们可以找到函数在给定闭区间上的最大值或最小值。
本文将从简单到复杂的方式,深入探讨这个主题,并提供一些实际例子来帮助读者更好地理解。
引言: 含参数的二次函数是指形如f(x) = ax^2 + bx + c的函数,其中a、b、c为实数且a≠0。
在闭区间[a, b]上求函数的最值,可以通过以下步骤进行。
一、函数的性质分析1. 我们可以观察函数的开口方向。
如果a>0,函数开口向上,最值为最小值;如果a<0,函数开口向下,最值为最大值。
这个性质对于我们确定最值的区间非常重要。
2. 我们可以通过求导来确定函数的驻点。
驻点是指函数斜率为零的点,可能是最值点的候选。
对于f(x) = ax^2 + bx + c,求导得到f'(x) =2ax + b。
令f'(x) = 0,解得x = -b/2a。
这个x值就是函数的驻点,我们需要判断它是否在闭区间[a, b]上。
3. 我们可以通过比较函数在闭区间的端点值和驻点值来确定最值。
根据前述观察,如果a>0,我们比较f(x)在[a, b]的端点值和驻点值,取较小的值作为最小值;如果a<0,我们比较f(x)在[a, b]的端点值和驻点值,取较大的值作为最大值。
二、实际例子假设我们要找到函数f(x) = x^2 + bx + c在闭区间[1, 3]上的最小值。
1. 观察函数的开口方向。
由于a=1>0,说明函数开口向上,最值为最小值。
2. 求导。
对函数f(x)求导得f'(x) = 2x + b。
令f'(x) = 0,解得x = -b/2。
这个x值就是函数的驻点。
3. 比较端点值和驻点值。
在闭区间[1, 3]中,我们计算f(1),f(3)和f(-b/2)的值。
二次函数最值知识点总结典型例题及习题

二次函数最值知识点总结典型例题及习题必修一二次函数在闭区间上的最值一、知识要点:对于一元二次函数在闭区间上的最值问题,关键在于讨论函数的对称轴与区间的相对位置关系。
一般分为对称轴在区间左侧、中间和右侧三种情况。
例如,对于函数f(x) = ax^2 + bx + c (a ≠ 0),求其在闭区间[x1.x2]上的最大值和最小值。
分析:将函数f(x)配方,得到其顶点为(-b/2a。
c - b^2/4a)。
因此,对称轴为x = -b/2a。
当a。
0时,函数f(x)的图像为开口向上的抛物线。
结合数形结合可得在闭区间[x1.x2]上f(x)的最值:1)当对称轴在[x1.x2]之外时,f(x)的最小值为f(-b/2a),最大值为f(x1)和f(x2)中的较大者。
2)当对称轴在[x1.x2]之间时,若x1 ≤ -b/2a ≤ x2,则f(x)的最小值为f(-b/2a),最大值为f(x1)和f(x2)中的较大者;若x1.-b/2a或x2 < -b/2a,则f(x)在闭区间[x1.x2]上单调递增或单调递减,最小值为f(x1),最大值为f(x2)。
当a < 0时,情况类似。
二、例题分析归类:一)正向型此类问题是指已知二次函数和定义域区间,求其最值。
对称轴与定义域区间的相互位置关系往往成为解决这类问题的关键。
此类问题包括以下四种情形:(1)轴定,区间定;(2)轴定,区间变;(3)轴变,区间定;(4)轴变,区间变。
1.轴定区间定二次函数和定义域区间都是给定的,我们称这种情况是“定二次函数在定区间上的最值”。
例如,对于函数y = -x^2 + 4x - 2在区间[0.3]上的最大值为2,最小值为-2.2.轴定区间变二次函数是确定的,但它的定义域区间是随参数而变化的,我们称这种情况是“定函数在动区间上的最值”。
例如,对于函数f(x) = (x-1)^2 + 1,在区间[t。
t+1]上的最值为f(t)和f(t+1)中的较大者。
二次函数方程不等式的含参问题

二次含参模块已知单调区间求参问题............................................................................................................. - 2 - 含参二次函数在闭区间内最值问题........................................................................................... - 3 - 解含参一元二次不等式........................................................................................................... - 12 - 一元二次不等式恒成立问题................................................................................................... - 17 - 二次方程根的分布..................................................................................................................... - 27 -已知单调区间求参问题【例1】,对称轴为,判断,,的大小?【答案】【例2】,在上单调递增,上单调递减,则下列说法正确的是不确定【答案】B.【例3】在上单调,求的范围?【答案】∞,,.含参二次函数在闭区间内最值问题一、含参求最值........................................................................................................................... - 4 -(一)轴定区间定............................................................................................................... - 4 - (二)轴动区间定............................................................................................................... - 5 - (三)轴定区间动............................................................................................................... - 6 - (四)相关练习................................................................................................................... - 6 - 二、已知最值求参....................................................................................................................... - 8 -(一)已知最值求参——先斩后奏................................................................................... - 8 - (二)已知值域求参......................................................................................................... - 10 -一、含参求最值设()()002>=++=a c bx ax x f ,则二次函数在闭区间[]n m ,上的最大、最小值有如下的分布情况:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+>-+≤-=22)(22)()(maxn m a b m f n m a b n f x f()⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧>-≤-≤-<-=n a b n f n a b m a b f m abm f x f 2)(2)2(2)(min;(一)轴定区间定【例1】函数()()2220f x ax ax b a =-++≠在[]2,3上有最大值5和最小值2,求,a b 的值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
二次函数在闭区间上的最值问题湖北省荆州中学 鄢先进二次函数在闭区间上的最值问题是高中数学的重点和热点问题,频繁出现在函数试题中,很受命题者亲睐。
影响二次函数在闭区间上最值问题的主要因素是二次函数图像的开口方向与所给区间和对称轴的位置关系。
本文介绍有关二次函数在闭区间上最值问题的常见类型及解题策略,供同学们参考。
类型一 定轴定区间例1.已知函数2()2f x x x =-,求()f x 的最小值. 解:22()2(1)1f x x x x =-=-- 由图像可知,当1x =时,min ()1f x =-变式1.已知函数2()2f x x x =-,[2,4]x ∈,求()f x 的最小值。
分析:由图像可知,函数)(x f 在[2,4]为增函数,min ()(2)0f x f ∴==变式2.已知函数2()2f x x x =-,[0,3]x ∈,求()f x 的最大值.分析:由图像可知函数()f x 在[0,1]上递减,在[1,3]上递增,且3离对称轴的距离大于0离对称轴的距离。
max ()(3)3f x f ∴==例2.已知二次函数f x ax ax a ()=++-2241在区间[]-41,上的最大值为5,求实数a 的值。
解:将二次函数配方得f x a x a a ()()=++--24122,函数图像对称轴方程为x =-2,顶点坐标为()---2412,a a ,图像开口方向由a 决定。
很明显,其顶点横坐标在区间[]-41,内。
x①若a <0,函数图像开口向下,如下图1所示。
当x =-2时,函数()f x 取得最大值5 即f a a ()-=--=24152,解得a =±210 故a a =-=+210210()舍去图1 图2②若a >0,函数图像开口向上,如上图2所示,当x =1时,函数()f x 取得最大值5 即f a a ()15152=+-=,解得a a ==-16或,故a a ==-16()舍去综上可知:函数f x ()在区间[]-41,上取得最大值5时,a a =-=2101或 点拨:求解有关二次函数在闭区间上的最值问题,应先配方,作出函数图像,然后结合其图像研究,要特别注意开口方向、对称轴和区间的相对位置。
在例1中,二次函数图像的开口,对称轴和区间都是固定的,需引起同学们注意的是,当函数的最值的取得在区间两个端点都有可能的时候,要比较端点与对称轴距离的大小。
在例2中,二次函数图像的对称轴和区间是固定的,但图像开口方向是随参数a 变化的,要注意讨论。
小结:二次函数2()()f x a x k h =-+(0)a >在区间[,]m n 最值问题。
①若[,]k m n ∈,则min ()()f x f k h ==,max ()max{()()}f x f m f n =⋅ ②若[,]k m n ∉,当k m <时,min ()()f x f m =,max ()()f x f n =当k n >时,min ()()f x f n =,max ()()f x f m =当0a <时,仿此讨论 类型二 定轴动区间例3.已知函数22,[2,]y x x x a =-∈-,求函数的最小值().g a分析:由于函数图像的对称轴为1x =,区间左端点固定,区间右端点的位置不能确定,所以需分两类进行讨论,即①对称轴在区间[2,]a -内,②对称轴在区间[2,]a -右侧。
解:函数222(1)1y x x x =-=--①当21a -<<时,函数在[2,]a -上单调递减,则当x a =时,2min 2y a a =- ②当1a ≥时,函数在[2,1]-上单调递减,在[1,]a 上单调递增,则当1x =时,mi n 1y =-。
综上可知:22()1a a g a ⎧-=⎨-⎩211a a -<<≥例4.已知函数2()62x f x x =-++在区间[,]m n 上的值域是[22,22]m n --,求,m n 的值.分析:由于函数图像的对称轴为1x =,而区间左右端点值均含有参数,所以要分三类进行讨论,即①对称轴在区间右侧②对称轴在区间内③对称轴在区间左侧解:22113()6(1)222x f x x x =-++=--+①若1m n <≤,则max ()()2 2.f x f n n ==- m i n ()()2 2.f x f m m ==-经验证无解。
②若1.m n <<则()f x 在区间[,1]m 单调递增,在[1,]n 上单调递减,因此max ()(1)2 2.f x f n ==-()f x 在x m =或x n =处取最小值22m -。
故13222n -=得17.4n = 由于21171339220.().(1)024232m f n -<=--+=>故()f x 在x m =处取最小值2 2.m -即2113(1)2222m m --+=-解得1m =-③若1.m n ≤<则max ()()2 2.f x f m n ==-min ()()2 2.f x f n m ==- 解得2, 4.m n ==综上可知1174m n ⎧=-⎪⎨=⎪⎩或24m n =⎧⎨=⎩.点拨:当二次函数解析式确定,但自变量取值区间变化时,需根据对称轴和区间的位置关系,对区间参数进行讨论。
类型三 动轴定区间例5.求2()21f x x ax =--在区间[0,2]上的最大值和最小值。
分析:因为有自变量有限制条件,要求函数最值,最好是先作出函数图像,作二次函数图像时先看开口方向,再看对称轴的位置,因为此函数图像对称轴.x a =位置不定,并且在不同的位置产生的结果也不同,所以要以对称轴的位置进行分类讨论。
解:22()()1f x x a a =---,对称轴为.x a =①当0a <时,由图①可知,min ()(0)1f x f ==-,max ()(2)34.f x f a ==- ②当01a ≤<时,由图②可知,2min ()()1,f x f a a ==--max ()(2)34.f x f a ==- ③当12a ≤≤时,由图③可知,2min ()()1,f x f a a ==--max ()(0) 1.f x f ==- ④当2a >时,由图④可知,min ()(2)34,f x f a ==-max ()(0) 1.f x f ==-点拨:当二次函数开口方向和给定区间固定,对称轴位置不确定时,只要讨论对称轴和给定区间的位置关系即可,结合图像需分两种或三种情况讨论。
例6.已知二次函数2()21f x x ax a =-++-在[01],上有最大值2,求a 的值. 解:22()()1f x x a a a =--+-+.①当0a <时,max ()(0)2f x f ==,得1a =-. ②当01a ≤≤时,max ()()2f x f a ==,解得1[01]2a ±=∉,,故该方程在[01],上①②③④无解.③当1a >时,max ()(1)2f x f ==,得2a =. 综上可知:1a =-或2a =.点拨:求解二次函数在闭区间上的最值问题,关键是抓住“三点一轴”,“三点”即区间端点与区间中点,“一轴”即二次函数的对称轴,合理进行讨论。
类型四 动轴动区间例7.设a 是正实数,2ax y +=(0,0).x y ≥≥若2132y x x +-的最大值是().M a 求()M a 的表达式.分析:该题是二元函数求最大值,应先由2ax y +=解出y 代入,消元,转化为关于x 的二次函数,再求最大值。
解:设21()32f x y x x =+-由2ax y +=得2y ax =-222111()(2)3[(3)](3) 2.222f x ax x x x a a ∴=-+-=---+-+0y ≥ 20ax ∴-≥.又0,0a x >≥,2[0,].x a∴∈①当203(0)a a a<-<>即01a <<或23a <<时21()(3)(3) 2.2M a f a a ∴=-=-+②当23(0)a a a -≥>即12a ≤≤时∴2226()()M a f a a a ==-+③当30a -≤即3a ≥时∴()(0)2M a f ==综上可知:221(3)2226()2a M a a a ⎧-+⎪⎪⎪=-+⎨⎪⎪⎪⎩(0123)(12)(3)a a a a <<<<≤≤≥或点拨:当二次函数对称轴和区间都不固定时,还是应先配方,理清函数对称轴和区间的位置关系,然后对参数进行讨论。
通过前面二次函数在闭区间上的最值问题的四类题型,我们可以发现二次函数的最值总是在对称轴或区间端点处取得,要是同学们理解了这一点,解决问题还会有意想不到的效果。
例8 .已知函数2()(21)3f x ax a x =+--(0)a ≠在区间3[,2]2-上最大值为1,求实数a 的值.分析:若按常规方法从求函数最大值直接入手,则需作如下分类讨论:①当a <0时,分三种情况讨论最大值, ②当a >0时,分两种情况讨论最大值。
一共有五种情形,过程繁琐。
若从整体角度分析,注意到函数()f x 的最大值只可能产生在二次函数的顶点或端点处,这样可以先求函数()f x 在顶点和端点的函数值,再逐一验证参数的正确性即可。
解:函数()f x 的最大值只能在132x =-,或22x =,或3122ax a-=处取得.①令3()12f -=,解得103a =-,此时01223322202a x a -⎡⎤==-∈-⎢⎥⎣⎦,.故()f x 的最大值不可能在1x 处取得.(103a =-,抛物线开口向下) ②令(2)1f =,解得34a =,此时0321212232a x a -+-==-<.故max ()(2)f x f =,得34a =,符合题意. ③令1212a f a -⎛⎫= ⎪⎝⎭,解得32a -±=.要使()f x 在0122a x a -=处取得最大值,必须且只须0a <且03[,2]2x ∈-,经检验,只有a =综上可知:34a =或32a +=-点拨:本题利用特殊值检验法,先计算特殊点(闭区间的端点、抛物线的顶点)的函数值,再检验其真假,思路明了、过程简洁,是解决逆向型闭区间二次函数最值问题的一种有效方法。
其实二次函数在闭区间上最值问题的本质就是讨论函数在区间内的单调性,在解决有关二次函数的最值问题时,我们要充分利用二次函数图像来分析问题,结合开口方向,对称轴和所给区间的位置关系,合理的进行分类讨论,有时采用逆向思维,还会有事半功倍的效果。