用均值不等式求三角函數最值時,“各數相等”及“和(或積)為定值”是兩個需要湊出的條件,從何處入手,怎樣拆項,如何湊出定值且使等號成立,現利用待定系數法探究。
例1、設x∈(0,π),求函數的最小值。
錯解:因為 sinx>0,
所以。
故ymin=2。
顯然,這種解法是錯誤的!錯誤的原因是沒有考慮“=”號成立的條件。由得sinx=2,這樣的x不存在,故為錯解。
正解:用均值不等式來解答,需要拆項,如何拆,既能使其積為定值,又能使“=”號成立,待定系數法就能很好地解決這個問題。先引入一個待定系數λ(0<λ<2,使。由均值不等式及正弦函數的有界性,得。
當且僅當且sinx=1,即λ=時,上式等號成立。將λ=代入,得ymin=。
另解:y=。
令sinx=t(0<t≤1=,易證在(0,1]上單調遞減,所以。
例2、當x∈(0,)時,求函數的最小值。
分析:因為x∈(0,),所以sinx>0,cosx>0,引入大于零的待定系數k,則函數可變形為+kcos2x-k≥3+-k=12,等號成立當且僅當,時成立。由sin2x+cos2x=1,。得,即k2=64,又k>0,所以k=8。故函數y的最小值為,此時x=。
例3、設x∈(0,),求函數y=sinx+的最小值。
分析:因為x∈(0,),所以sinx>0,y=sinx+可變形為。由均值不等式得。但,故上式不能取等號。下面引入待定系數k進行配湊解之。
解:因為x∈(0,),
所以sinx>0。
因為
故
≥,
等號當且僅當且sinx=1,即k=時等號同時成立。從而,故函數y=sinx+的最小值為2。
例4、求函數
y=sin2x·cos2x+的最小值。
分析:易得,由均值不等式得。
但,故上式不能取等號。于是引入待定正實數λ,μ,且λ+μ=4,則有
=
≥
≥。
當且僅當且sin22x=1時等號同時成立,此時,所以當sin22x=1時,y有最小值為。
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