主要內容:
分別介紹用換元法、導數法和平方法計算y=x+√(1-x)在區間[-1,1]上最大最小值的思路和步驟。
用到的公式:
1.y=cx,則y'=c。其中c為不為0的常數。
2.y=√(a-bx),則y'=-b/2√(a-bx)。其中a,b為常數,b≠0。
3.二次函數的判別式公式。
方法一:代數換元法
設√(1-x)=t,則x=1-t^2,代入方程得:
y=1-t^2+t
=-(t^2-t+1^2/2^2)+(2^2+1^2)/4
=-(t-1/2)^2+(2^2+1^2)/4,
方程看成為t的二次函數,開口向下,可知:
當t=1/2時,此時x0=(2^2-1^2)/2^2,
y有最大值。即ymax=5/4。
最小值在定義域兩個端點中距離t對應的x最遠處取得,
即ymin=f(-1)=-1+√2。
方法二:三角換元法
當x∈[0,1]時,設x=sin^2t,
代入方程得:
y=sin^2t+cost
=(1-cos^2t)+cost
=-(cos^2t-cost)+1
=-(cost-1/2)^2+(2^2+1^2)/4,
此時當cost=1/2時,ymax=5/4。
考慮到x在[-1,0]上,函數y為增函數,則:
ymin=f(-1)=-1+√2。
方法三:平方法
∵y=x+√(1-x)
∴y-x=√(1-x),兩邊平方得到:
(y-x)^2=1-x
x^2-(2y-1)x+y^2-1=0,對x的方程有解,則:
判別式△=(2y-1)^2-4(y^2-1)≥0,
即:y≤(2^2+1^2)/4,
得ymax=5/4。
又y(-1)=-1+√2,y(1)=1,
即ymin=-1+√2。
方法四:導數法
∵y=x+√(1-x)
∴y'=1-1/2*√(1-x)
=[2√(1-x)-1]/2√(1-x)。
令y'=0,則:2√(1-x)-1=0.
解得:
x0=(2^2-1^2)/2^2。
分析導數y'在定義域上的符號如下:
(1)當x∈[-1,(2^2-1^2)/2^2]時,
y'≥0,為增函數;
(2)當x∈[(2^2-1^2)/2^2,1]時,
y'≤0,為減函數。
則當x=x0時,y有最大值,
即ymax=f(x0)=5/4。
又y(-1)=-1+√2,y(1)=1,
即ymin=-1+√2。