多种方法计算y=3x+√(1-x)在区间[-1,1]上的最值

天山幽梦 2020-05-24 16:42:44
主要内容:

分别介绍用换元法、导数法和平方法计算y=3x+√(1-x)在区间[-1,1]上最大值和最小值的思路和步骤。

用到的公式:

1.y=cx,则y'=c。其中c为不为0的常数。

2.y=√(a-bx),则y'=-b/2√(a-bx)。其中a,b为常数,b≠0。

3.二次函数的判别式公式。

方法一:换元法

设√(1-x)=t,则x=1-t^2.

代入方程得:

y=3-3*t^2+t

=-3(t^2-1/3*t+1/36)+37/12

=-3(t-1/6)^2+37/12

方程看成为t的二次函数,开口向下,可知:

当t=1/6时,此时x0=35/36,y有最大值。

即ymax=37/12。

最小值在定义域两个端点中距离t对应的x最远处取得,

即ymin=f(-1)=-3+√2。

方法二:导数法

∵y=3x+√(1-x)

∴y'=3-1/2*√(1-x)=[6√(1-x)-1]/2√(1-x)。

令y'=0,则:6√(1-x)-1=0.

解方程得到x0=35/36.

分析导数y'在定义域上的符号如下:

(1)当x∈[-1,35/36]时,y'≥0,为增函数;

(2)当x∈[35/36,1]时,y'≤0,为减函数。

则当x=x0时,y有最大值,

即ymax=f(x1)=37/12。

又y(-1)=-3+√2,y(1)=3;

即ymin=-3+√2。

方法三:平方法

∵y=3x+√(1-x)

∴y-3x=√(1-x),两边平方得到:

(y-3x)^2=1-x

9x^2-(6y-1)x+y^2-1=0,对x的方程有解,则:

判别式△=(6y-1)^2-36(y^2-1)≥0,

即:y≤37/12.

得ymax=37/12。

又y(-1)=-3+√2,y(1)=3;

即ymin=-3+√2。

方法分析

1.换元法、平方法目的是都是变形得到中学阶段学习的一元二次方程,进而根据性质求解函数的值域。

2.导数知识是高中进阶和大学数学的基本知识,导数是研究函数性质的重要工具,可以判断函数在给定区间上的单调性,也可以根据定义域求出函数的单调区间。

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