巧用三角换元

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  换元法是常见的典型方法,又称变量代换法。在解决数学问题时,我们常遇到关于二元二次方程的问题,因其变量较多,限制较多,而不易求解。利用换元的思想将二次函数与方程和三角函数的知识联系起来,利用其三角函数值范围的限制,在解题中灵活运用三角换元,常能化繁为简,化难为易。
  一、目的
  探究三角换元在不同数学问题中的活用方法,应用在函数值域、圆锥曲线、线型规划、数列等方面。
  二、三角基本知识
  在三角函数中有角的度数
  同角三角函数基本关系式:
  二倍角公式:
  诱导公式
  三、应用典例分析
  1.函数的值域与最值
  例1 求值域
  解:令
  值域为
  例2 求值域
  解:令
  值域为
  例3 已知函数,则函数的最大值为
  解:令
  当
  故最大值为
  例4 函数的值域是 ————
  解:令
  即
  即
  解得值域为
  小结:利用三角换元求函数值域,关键在将其转化为一角一函数进行求角,同时应注意角的范围。
  2.最值与“1”的变形
  例1 求的最值
  解:令
  例2 若且满足求的最大值和最小值
  解:由得
  令
  当
  当
  3.圆锥曲线
  例1 已知椭圆方程点A(0,1)在椭圆上,点P为椭圆上一动点,求最大值.
  解:令
  例2 已知是双曲线E 上的一点,A、B是双曲线左右顶点,△ABM是等腰△,且顶角是120°,则双曲线的离心率是
  解:设
  ∵△ABM是等腰三角形,设∠ABM为顶角,则
  例3 (福建理2014.9) 设P、Q分别为圆和椭圆上的点,求、两点间最大距离。
  解:设圆心为O,
  小结:找准圆锥曲线方程对应的三角函数参数方程,用三角函数将所求最值表示成一元二次函数求解
  4.数列
  例:设实数列为等差数列,则取值范围是
  解:令
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