怎樣求二次函數(shù)f(x)=ax2+bx+c(a≠0)在閉區(qū)間[p,q]上的最值?

答案:
解析:

  解:畫(huà)出函數(shù)f(x)=x2-2x,x∈[-2,3]的圖像,如下圖所示.

  觀察圖像,得函數(shù)f(x)=x2-2x在區(qū)間[-2,1]上是減函數(shù),則此時(shí)最大值是f(-2)=8,最小值是f(1)=-1;函數(shù)f(x)=x2-2x在區(qū)間(1,3]上是增函數(shù),則此時(shí)最大值是f(3)=3,最小值是f(1)=-1;

  則函數(shù)f(x)=x2-2x,x∈[-2,3]的最大值是8,最小值是-1.因此可見(jiàn),求二次函數(shù)f(x)=ax2+bx+c(a≠0)在閉區(qū)間[p,q]上的最值的關(guān)鍵是看二次項(xiàng)系數(shù)a的符號(hào)和對(duì)稱軸x=的相對(duì)位置,由此確定其單調(diào)性,再由單調(diào)性求得最值.

  可以利用同樣方法歸納出結(jié)論:

  若a>0,則

  (1)當(dāng)<p,即對(duì)稱軸在區(qū)間[p,q]的左邊時(shí),畫(huà)出草圖如圖(1),從圖像上易得f(x)在[p,q]上是增函數(shù),則f(x)min=f(p),f(x)max=f(q).

  (2)當(dāng)p≤,即對(duì)稱軸在區(qū)間[p,q]的左端點(diǎn)與區(qū)間中點(diǎn)之間時(shí),畫(huà)出草圖如圖(2).從圖像上易得f(x)在[p,q]上的最值情況是f(x)min=f()=,f(x)max=f(q).

  (3)當(dāng)≤q,即對(duì)稱軸在區(qū)間[p,q]的中點(diǎn)與右端點(diǎn)之間時(shí),畫(huà)出草圖如圖(3).從圖像上易得f(x)在[p,q]上的最值情況是f(x)min=f()=,f(x)max=f(p).

  (4)當(dāng)>q,即對(duì)稱軸在區(qū)間[p,q]的右邊時(shí),畫(huà)出草圖如圖(4).從圖像上易得f(x)在[p,q]上是減函數(shù),則f(x)min=f(q),f(x)max=f(p).

  對(duì)a<0的情況,可類似得出.

  即二次函數(shù)f(x)=ax2+bx+c(a≠0)在閉區(qū)間[p,q]上的最值:

  設(shè)f(x)在區(qū)間[p,q]上的最大值為M,最小值為m,x0(p+q).

  結(jié)合圖像得:

  當(dāng)a>0時(shí),

  若<p,則f(p)=m,f(q)=M;

  若p≤≤x0,則f()=m,f(q)=M;

  若x0≤q,則f(p)=M,f()=m;

  若>q,則f(p)=M,f(q)=m.

  當(dāng)a<0時(shí),

  若<p,則f(p)=M,f(q)=m;

  若p≤≤x0,則f()=M,f(q)=m;

  若x0≤q,則f(p)=m,f()=M;

  若>q,則f(p)=m,f(q)=M.


提示:

  剖析:求二次函數(shù)f(x)=ax2+bx+c(a≠0)在閉區(qū)間[p,q]上的最值時(shí),易錯(cuò)認(rèn)為最大值是f(q),最小值是f(p).其突破方法是結(jié)合二次函數(shù)f(x)在閉區(qū)間[p,q]上的圖像,依據(jù)函數(shù)的單調(diào)性求出.我們知道,①如果函數(shù)y=f(x)在區(qū)間(a,b]上單調(diào)遞增,在區(qū)間[b,c)上單調(diào)遞減,則函數(shù)y=f(x)在x=b處有最大值f(b);②如果函數(shù)y=f(x)在區(qū)間(a,b]上單調(diào)遞減,在區(qū)間[b,c)上單調(diào)遞增,則函數(shù)y=f(x)在x=b處有最小值f(b).因此二次函數(shù)f(x)在閉區(qū)間[p,q]上的最值問(wèn)題轉(zhuǎn)化為判斷其單調(diào)性問(wèn)題.

  例如:求函數(shù)f(x)=x2-2x,x∈[-2,3]的最大值和最小值.

  思路分析:畫(huà)出函數(shù)的圖像,寫(xiě)出單調(diào)區(qū)間,根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性求出.


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