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二次函数的最值在高考中占有重要的地位,特别是含参的二次函数最值求法,几乎是每年高考的热点问题,下面浅谈两类含参二次函数的最值求法。
含参二次函数在给定闭区间上求最值需要考虑三点:一看二次函数的开口,二看二次函数对称轴,三看给定区间与对称轴的位置关系。对于轴动区间定、轴定区间动二次函数最值的产生有三种情况:当给定闭区间在对称轴左侧时,最值在两端点处产生;当对称轴在给定闭区间上时,一个最值在顶点处产生,一个最值在离对称轴较远的一个端点处产生;当给定闭区间在对称轴右侧时,最值在两端点产生。含参二次函数最值的核心思想是判断对称轴与区间的相对位置,从中体会到数形结合思想、分类讨论思想。
一、动二次函数在给定区间上的最值(轴动区间定)
例1:二次函数f(x)=-x2+4ax-3在[-2,1]上的最值是多少?
解:f(x)=-x2+4ax-3=-(x-2a)2-3+4a2
(1)当2a>1即a>时,f(x)min=f(-2)=-7-8a
f(x)max=f(1)=4a-4。
(2)当-2≤2a≤1即-1≤a≤时,
f(x)max=f(2a)=-3+4a2
①当a≤-时,f(x)min=f(1)=4a-4。
②当 a>-时,f(x)min=f(-2)=-7-8a。
(3)2a<-2即a<-1时,f(x)min=f(1)=4a-4
f(x)max=f(-2)=-7-8a。
评:动二次函数在给定闭区间上求最值需要分类讨论,注意分类原则重要的一条就是“不重不漏”。
例2:已知x2≤1,且a-2≥0,求函数f(x)=x2+ax+3的最值。
解:由已知有-1≤x≤1,a≥2,于是函数f(x)是定义在区间[-1,1]上的二次函数。将f(x)配方得:
f(x)=(x+)2+3-。
二次函数f(x)的对称轴方程是x=-。
顶点坐标为(-,3-),图像开口向上。
由a≥2可得x=-≤-1,显然其顶点横坐标在区间[-1,1]的左侧或左端点上。
函数的最小值是f(-1)=4-a,最大值是f(1)=4+a。
评:二次函数的对称轴是随参数a变化的,但图像开口方向是固定。
二、定二次函数在动区间上的最值(定轴动区间)
例3:如果函数f(x)=(x-1)2+1定义在区间[t,t+1]上,求f(x)的最小值。
解:函数f(x)=(x-1)2+1,其对称轴方程为x=1,顶点坐标为(1,1),图像开口向上。
如图2所示,若顶点横坐标在区间[t,t+1]左侧时,有1<t。当x=t时,函数取得最小值:
f(x)min=f(t)=(t-1)2+1。
如图3所示,若顶点横坐标在区间[t,t+1]上时,有t≤1≤t+1,即0≤t≤1。当x=1时,函数取得最小值:
f(x)min=f(1)=1。
如图4所示,若顶点横坐标在区间[t,t+1]右侧时,有t+1<1,即t<0。当x=t+1时,函数取得最小值:
f(x)min=f(t+1)=t2+1。
(t-1)2+1,t>1
综上讨论, f(x)min=1,0≤t≤1
t2+1,t<0
例4:设函数f(x)=x2-4x-4的定义域为[t-2,t-1],对任意t∈R,求函数f(x)的最小值ψ(t)的解析式。
解:将二次函数配方得:
f(x)=x2-4x-4=(x-2)2-8。
其对称轴方程为x=2,顶点坐标为(2,-8),图像开口向上。
若顶点横坐标在区间[t-2,t-1]左侧,则2<t-2,即t>4。当x=t-2时,函数取得最小值:
f(t-2)=(t-4)2-8=t2-8t+8
若顶点横坐标在区间[t-2,t-1]上,则t-2≤2≤t-1,即3≤t≤4。当x=2时,函数取得最小值
f(2)=-8。
若顶点横坐标在区间[t-2,t-1]右侧,则t-1<2,即t<3。当x=t-1时,函数取得最小值:
f(t-1)=(t-3)2-8=t2-6t+1。
t2-8t+8,t>4
综上讨论,得ψ(t)=-8,3≤t≤4
t2-6t+1,t<3
含参二次函数在给定闭区间上求最值需要考虑三点:一看二次函数的开口,二看二次函数对称轴,三看给定区间与对称轴的位置关系。对于轴动区间定、轴定区间动二次函数最值的产生有三种情况:当给定闭区间在对称轴左侧时,最值在两端点处产生;当对称轴在给定闭区间上时,一个最值在顶点处产生,一个最值在离对称轴较远的一个端点处产生;当给定闭区间在对称轴右侧时,最值在两端点产生。含参二次函数最值的核心思想是判断对称轴与区间的相对位置,从中体会到数形结合思想、分类讨论思想。
一、动二次函数在给定区间上的最值(轴动区间定)
例1:二次函数f(x)=-x2+4ax-3在[-2,1]上的最值是多少?
解:f(x)=-x2+4ax-3=-(x-2a)2-3+4a2
(1)当2a>1即a>时,f(x)min=f(-2)=-7-8a
f(x)max=f(1)=4a-4。
(2)当-2≤2a≤1即-1≤a≤时,
f(x)max=f(2a)=-3+4a2
①当a≤-时,f(x)min=f(1)=4a-4。
②当 a>-时,f(x)min=f(-2)=-7-8a。
(3)2a<-2即a<-1时,f(x)min=f(1)=4a-4
f(x)max=f(-2)=-7-8a。
评:动二次函数在给定闭区间上求最值需要分类讨论,注意分类原则重要的一条就是“不重不漏”。
例2:已知x2≤1,且a-2≥0,求函数f(x)=x2+ax+3的最值。
解:由已知有-1≤x≤1,a≥2,于是函数f(x)是定义在区间[-1,1]上的二次函数。将f(x)配方得:
f(x)=(x+)2+3-。
二次函数f(x)的对称轴方程是x=-。
顶点坐标为(-,3-),图像开口向上。
由a≥2可得x=-≤-1,显然其顶点横坐标在区间[-1,1]的左侧或左端点上。
函数的最小值是f(-1)=4-a,最大值是f(1)=4+a。
评:二次函数的对称轴是随参数a变化的,但图像开口方向是固定。
二、定二次函数在动区间上的最值(定轴动区间)
例3:如果函数f(x)=(x-1)2+1定义在区间[t,t+1]上,求f(x)的最小值。
解:函数f(x)=(x-1)2+1,其对称轴方程为x=1,顶点坐标为(1,1),图像开口向上。
如图2所示,若顶点横坐标在区间[t,t+1]左侧时,有1<t。当x=t时,函数取得最小值:
f(x)min=f(t)=(t-1)2+1。
如图3所示,若顶点横坐标在区间[t,t+1]上时,有t≤1≤t+1,即0≤t≤1。当x=1时,函数取得最小值:
f(x)min=f(1)=1。
如图4所示,若顶点横坐标在区间[t,t+1]右侧时,有t+1<1,即t<0。当x=t+1时,函数取得最小值:
f(x)min=f(t+1)=t2+1。
(t-1)2+1,t>1
综上讨论, f(x)min=1,0≤t≤1
t2+1,t<0
例4:设函数f(x)=x2-4x-4的定义域为[t-2,t-1],对任意t∈R,求函数f(x)的最小值ψ(t)的解析式。
解:将二次函数配方得:
f(x)=x2-4x-4=(x-2)2-8。
其对称轴方程为x=2,顶点坐标为(2,-8),图像开口向上。
若顶点横坐标在区间[t-2,t-1]左侧,则2<t-2,即t>4。当x=t-2时,函数取得最小值:
f(t-2)=(t-4)2-8=t2-8t+8
若顶点横坐标在区间[t-2,t-1]上,则t-2≤2≤t-1,即3≤t≤4。当x=2时,函数取得最小值
f(2)=-8。
若顶点横坐标在区间[t-2,t-1]右侧,则t-1<2,即t<3。当x=t-1时,函数取得最小值:
f(t-1)=(t-3)2-8=t2-6t+1。
t2-8t+8,t>4
综上讨论,得ψ(t)=-8,3≤t≤4
t2-6t+1,t<3