函数的最大值和最小值

2019-10-13 19:11:09

例1.设x是正实数,求函数的最小值。

解:先估计y的下界。

又当x=1时,y=5,所以y的最小值为5。

说明 本题是利用“配方法”先求出y的下界,然后再“举例”说明这个下界是可以限到的。“举例”是必不可少的,否则就不一定对了。例如,本题我们也可以这样估计:

y是取不到-7的。即-7不能作为y的最小值。

例2. 求函数的最大值和最小值。

解 去分母、整理得:(2y-1)x2+2(y+1)x+(y+3)=0.

当时,这是一个关于x的二次方程,因为xy均为实数,所以

D=[2(y+1)]2-4(2y-1)(y+3)³0, y2+3y--4£0,

所以  -4£y£1

又当时,y=-4;x=-2时,y=1.所以ymin=-4,ymax=1.

说明  本题求是最值的方法叫做判别式法。

例3.求函数,xÎ[0,1]的最大值

解:设,则x=t2-1

y= -2(t2-1)+5t= -2t2+5t+1

原函数当t=时取最大值

例4求函数的最小值和最大值

解:令x-1=t ()

ymin=

例5.已知实数x,y满足1£x2+y2£4,求f(x)=x2+xy+y2的最小值和最大值

解:∵

又当时f(x,y)=6,故f(x,y)max=6

又因为

又当时f(x,y)=,故f(x,y)min=

例6.求函数的最大值和最小值

解:原函数即

令 (0<t£1) 则y=5t2-t+1

∴当x=±3时,函数有最小值,当x=0时,函数取最大值5

例7.求函数的最大值

解:设,则

f(x)=

由于 0£a<1,故f(x)£,又当x= (k为整数)时f(x)= ,

f(x)max=

例8.求函数的最大值

解:原函数即

在直角坐标系中,设点P(x,x2),A(3,2),B(0,1),则

f(x)=|PA|-|PB|£|AB|=

又当时,f(x)=

f max (x) =

例9.设a是实数,求二次函数y=x2-4ax+5a2-3a的最小值m,当0£a2-4a-2£10中变动时,求m的最大值

解:y=x2-4ax+5a2-3a=(x-2a)2+a2-3a

由0£a2-4a-2£10解得:或£a£6

故当a=6时,m取最大值18

例10.已知函数f(x)=log2(x+1),并且当点(x,y)在y=f(x)的图象上运动时,点在y=g(x)的图象上运动,求函数p(x)=g(x)-f(x)的最大值。

解 因为点(x,y)在y=f(x)的图象上,所以y=log2(x+1)。点在y=g(x)的图象上,所以故

令, 则

当,即时,,所以

从而 。

例11.已知函数的最小值是2,最大值是6,求实数ab的值。

解:将原函数去分母,并整理得(a-y)x2+bx+(6-2y)=0.

y=a,即y是常数,就不可能有最小值2和最大值6了,所以y ¹a。于是

D=b2-4(a-y)(6-2y)³0,所以y2-(a+3)y+3a-£0.

由题设,y的最小值为2,最大值为6,所以(y-2)(y-6)£0, 即 y2-8y+12£0.

由(1)、(2)得  解得:

例12.求函数 的最小值和最大值。

解 先求定义域。由  最6£x£8.

xÎ[6,8],且x增加时,增大,而减小,于是f(x)是随着x的增加而减小,即f(x)在区间[6,8]上是减函数。所以

fmax(x)=f(8)=0, fmin(x)=f(6)=0

例13.设x,y,z是3个不全为零的实数,求的最大值

分析:欲求的最大值,只须找一个最小常数k,使得xy+2yz£k(x2+y2+z2)

x2+ay2³2xy  (1-a)y2+z2³2yz

x2+y2+z2³2xy+2yz

令2=,则a=

解:∵

又当x=1,y=,z=2时,上面不等号成立,从而的最大值为

例14.设函数f:(0,1)®R定义为求f(x)在区间上的最大值

解:(1)若xÎ且x是无理数,则

f(x)=x<

(2) 若xÎ且x是有理数,设,其中(p,q)=1,0<p<q,由于

63q+9£64q-8,∴q³17

因此

f(x)在区间上的最大值

作业:

1.若3x2+2y2=2x,求x2+y2的最大值

2.设x,y是实数,且求u=x+y的最小值

3.已知x1,x2是方程x2-(k-2)x+k2+3k+5=0 (kÎR)的两个实数根,求x12+x22的最大值和最小值

4.求函数的最小值