高等教育自學(xué)考試本科生畢業(yè)論文

高等教育自學(xué)考試本科生畢業(yè)論文PAGE19-高等教育自學(xué)考試本科生畢業(yè)論文目錄1引言 -4-2求函數(shù)最值的幾種解法探討 -5-2.1判別式法 -5-2.2配方法 -6-2.3均值不等式法 -6-2.4換元法 -7-2.5三角函數(shù)法 -8-2.6單調(diào)性法 -9-2.7導(dǎo)數(shù)法 -9-3求解函數(shù)最值時應(yīng)注意的一些問題 -10-3.1注意定義域 -10-3.2注意值域 -11-3.3注意參變數(shù)的約束條件 -12-3.4注意對判別式的運(yùn)用 -13-3.5注意均值不等式的運(yùn)用 -13-4函數(shù)最值在實際問題中的應(yīng)用 -15-4結(jié)論 -19-致謝 -20-參考文獻(xiàn) -21-

1引言函數(shù)是中學(xué)數(shù)學(xué)的主體內(nèi)容，貫穿于整個中學(xué)階段，而函數(shù)最值問題是函數(shù)的重要組成部分．處理函數(shù)最值的過程就是實現(xiàn)未知向已知、新問題向舊問題以及復(fù)雜問題向簡單問題的轉(zhuǎn)化，雖然解決問題的具體過程不盡相同，但就其思維方式來講，通常是將待解決的問題通過一次又一次的轉(zhuǎn)化，直至劃歸為一類很容易解決或已解決的問題，從而獲得原問題的解答．函數(shù)最值問題是一類特殊的數(shù)學(xué)問題，它在生產(chǎn)、科學(xué)研究和日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，而且在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中也占據(jù)著比較重要的位置，是近幾年數(shù)學(xué)競賽中的常見題型也是歷年高考重點(diǎn)考查的知識點(diǎn)之一．由于其綜合性強(qiáng)，解法靈活，故而解決這類問題，要掌握各數(shù)學(xué)分支知識，并能綜合運(yùn)用各種所學(xué)知識技巧，靈活選擇合適的解題方法．函數(shù)最值的定義：一般地，函數(shù)的最值分為最小值和最大值:設(shè)函數(shù)在處的函數(shù)值是如果對于定義域內(nèi)任意，不等式都成立，那么叫做函數(shù)的最小值，記作；如果對于定義域內(nèi)任意，不等式都成立，那么叫做函數(shù)的最大值，記作.函數(shù)的最值一般有兩種特殊情況：（1）如果函數(shù)在上單調(diào)增加(減少)，則是在上的最小值(最大值)，是在上的最大值(最小值).（2）如果連續(xù)函數(shù)在區(qū)間內(nèi)有且僅有一個極大(小)值，而沒有極小(大)值，則此極大(小)值就是函數(shù)在區(qū)間上的最大(小)值.2求函數(shù)最值的幾種解法探討2.1判別式法對于某些特殊形式的函數(shù)的最值問題，經(jīng)過適當(dāng)變形后，使函數(shù)出現(xiàn)在一個有實根的一元二次方程的系數(shù)中，然后利用一元二次方程有實根的充要條件來求出的最值.例.求函數(shù)的最值.解：因為，所以，而，所以有所以，當(dāng)時，；當(dāng)時，.應(yīng)注意：用判別式法求函數(shù)的最值時，是表示或，并非要此二者同時成立.因此，在利用求出的的取值范圍：或且中，不能隨意斷定或，還必須求出與、對應(yīng)的的值，并將其代入原來的函數(shù)中進(jìn)行驗算，只有當(dāng)、的對應(yīng)值存在,并滿足所求得的不等式時，才能確定為原來函數(shù)的最值.2.2配方法如果給定函數(shù)是二次函數(shù)或變形后可轉(zhuǎn)化為二次函數(shù)的問題，一般可用此法求解.例.求在區(qū)間內(nèi)的最值.解：配方得,因為,所以，從而當(dāng)即，取得最大值；當(dāng)即時取得最小值1.2.3均值不等式法設(shè)是n個正數(shù)，則有，其中等號成立的條件是.運(yùn)用均值不等式求最值，必須具備三個必要條件，即一正二定三等，缺一不可.“正”是指各項均為正數(shù)，這是前提條件；“定”是指各項的和或積為定值；“等”是等號成立的條件.例.設(shè)，求的最大值.解：由，有.又因為==其中當(dāng)時，上式等號成立，即時成立，故的最大值為.2.4換元法用換元法求函數(shù)最值，就是根據(jù)函數(shù)表達(dá)式的特點(diǎn)，把某一部分看做一個整體或用一個新變元來代替，達(dá)到化繁難為簡易，化陌生為熟悉，從而使原問題得解.例.求函數(shù)的最值.解：因為，即給定函數(shù)的定義域為：.于是令，.則給定函數(shù)可變形為:==2[]-2==而..又因在是增函數(shù)，所以其最值在端點(diǎn)處取得.2.5三角函數(shù)法如果給定函數(shù)，經(jīng)變形后能化成：或（、是常數(shù)）的形式，則由或可知：當(dāng)或時，（設(shè)）當(dāng)或時，（設(shè)）例.求函數(shù)的最大值.解：因為=當(dāng)時，；當(dāng)時，即，所以，當(dāng)時，.2.6單調(diào)性法當(dāng)自變量的取值范圍為一區(qū)間時，有時也用單調(diào)性法來求函數(shù)的最值．在確定函數(shù)在指定區(qū)間上的最值時，首先要考慮函數(shù)在這個區(qū)間上的單調(diào)情況．若函數(shù)在整個區(qū)間上是單調(diào)的，則該函數(shù)在區(qū)間端點(diǎn)上取得最值．若函數(shù)在整個區(qū)間上不是單調(diào)的，則把該區(qū)間分成各個小區(qū)間，使得函數(shù)在每一個區(qū)間上是單調(diào)的，再求出各個小區(qū)間上的最值，從而可以得到整個區(qū)間上的最值[5]．例.設(shè)函數(shù)是奇函數(shù)，對任意、均有關(guān)系，若時，且．求在上的最大值和最小值.解：先確定在上的單調(diào)性，設(shè)任意、且，則.所以有即.所以，在上是減函數(shù).因此，的最大值是;的最小值是.2.7導(dǎo)數(shù)法設(shè)函數(shù)在上連續(xù)，在上可導(dǎo)，則在上的最大值和最小值為在內(nèi)的各極值與，中的最大值與最小值．要求三次及三次以上的函數(shù)的最值，以及利用其他方法很難求的函數(shù)式的最值，通常都用該方法．導(dǎo)數(shù)法往往就是最簡便的方法，應(yīng)該引起足夠重視．例.求函數(shù)，的最大值和最小值．解：求導(dǎo)得.令，方程無解.因為，所以函數(shù)在上時增函數(shù).故當(dāng)時，;當(dāng)時，.綜上可知，函數(shù)最值問題內(nèi)涵豐富，解法靈活.沒有通用的方法和固定模式，在解題時要因題而異，而且上述介紹的幾種求解方法也并非彼此孤立，而是相互聯(lián)系、相互滲透的，有時一個問題需要多法并舉，互為補(bǔ)充，有時一個題目又會有多種解法，函數(shù)的最值解題方法是靈活多樣性的，除了以上講的，還有很多種方法，如：消元法、數(shù)形結(jié)合法、復(fù)數(shù)法、幾何法、待定系數(shù)法、萬能公式法等等.因此，解題的關(guān)鍵在分析和思考，因題而異地選擇恰當(dāng)?shù)慕忸}方法，減少解題時間．3求解函數(shù)最值時應(yīng)注意的一些問題3.1注意定義域遇到求最值問題的時候，我們切記在求解的過程當(dāng)中，要注意觀察定義域的變化情況，在最初解題之時，應(yīng)當(dāng)先把函數(shù)的定義域確定；在解題過程中，當(dāng)函數(shù)變形時注意定義域是否發(fā)生改變，如果又引入新變量也要確定這個變量的取值范圍，以免在后面的求解過程中出現(xiàn)錯誤；在解題結(jié)束時，必須檢驗所求得的使函數(shù)取得最值的自變量是否包含在定義域的范圍內(nèi)．例.求函數(shù)的最值.錯解：將兩邊同時平方并去分母得.因為，所以，化簡得.所以，故，.分析：這個答案致錯原因是兩邊平方及去分母，使函數(shù)的定義域擴(kuò)大了.正解：將兩邊平方并去分母，得.因為，所以，化簡得.所以，注意到原函數(shù)的定義域是，則有，，于是必有.所以，故，.3.2注意值域求函數(shù)的最值，不但對幾種基本初等函數(shù)的值域要非常熟悉，而且在解題過程中還要注意函數(shù)取值范圍的變化.例.求的最值.錯解：原式變形為，因為，所以.解之得，所以，.分析：把代入得.而這個方程無解，故不在函數(shù)的值域內(nèi).事實上，由知，故只有最小值-2無最大值.由此可以看出用“判別式法”求最值，有可能擴(kuò)大的取值范圍.3.3注意參變數(shù)的約束條件有一類求最值的問題，在題設(shè)函數(shù)里含有參變數(shù)，在計算過程中，當(dāng)問題轉(zhuǎn)化為參數(shù)的二次函數(shù)時，如不考慮參變數(shù)的約束條件，易誤人用一般情況下求函數(shù)最值的方法代替求函數(shù)在特定區(qū)間最值的歧途．例.設(shè)，，，求的最值.錯解：由題設(shè)知，，對其分別平方得：，，則.所以，.分析：根據(jù)約束條件，，要，只有且而它們又不滿足，因此不是的最小值，類似可推知也不是的最大值，錯誤處在上面不等式的變形不是同解變形，為了避免這類錯誤，一方面要盡量減少不等式之間的四則運(yùn)算，另一方面，對不等式進(jìn)行四則運(yùn)算時，要注意等號成立的條件.正確的解法是：通過把原式轉(zhuǎn)換為一個一元二次函數(shù)即（），從而轉(zhuǎn)化為求函數(shù)在區(qū)間上的最值問題.3.4注意對判別式的運(yùn)用用判別式求函數(shù)的最值，由于各種因素、各種條件的互相約束一不留神就會出現(xiàn)錯誤，所以用這種方法解題時應(yīng)注意把握好約束條件.例.求函數(shù)的最值.錯解：原式可化為，因為，所以即,解得.則,.分析：本題錯在只保證有實根，而不能保證其根屬于，當(dāng)時，方程變?yōu)?，不屬于，因此不能立即就斷定函?shù)最小值認(rèn)為是，最大值是，應(yīng)對判別式取等號時的值進(jìn)行校驗.事實上，因為，可知，，即.所以可知原函數(shù)最小值.最大值由前面分析可知即為.3.5注意均值不等式的運(yùn)用eq\o\ac(○,1)注意當(dāng)且僅當(dāng)這些正數(shù)相等時，它們的積(和)才能取大(小)值.例.求函數(shù)的最小值.錯解：因為，所以，，，于是所以的最小值是.分析：上面解法錯誤，是沒有注意到當(dāng)且僅當(dāng)時，函數(shù)才能取得最小值，但顯然不等于，所以不能取.eq\o\ac(○,2)對均值不等式中等號成立的條件生搬硬套例.已知，且，求的最小值，并求的最小值時的，，的值.錯解：因為，所以，，從而，，，當(dāng)且僅當(dāng)時，上式取等號，又，所以當(dāng)且僅當(dāng)時，有最小值162.分析：上面解法錯誤，是對均值不等式中等號成立的條件沒有理解而直接套用的結(jié)果，事實上，當(dāng)時，不等于162.正確的解法是：在，即中，等號當(dāng)且僅當(dāng)，即，，時成立，所以當(dāng)，，時，有最小值162.eq\o\ac(○,3)連續(xù)進(jìn)行幾次不等式變形，并且各次不等式中的等號不能同時成立而造成的錯誤例.已知，且，求的最小值.錯解：因為，所以，則，所以，因此的最小值是8.分析：上面解法中，連續(xù)進(jìn)行了兩次不等變形：與，且這兩次不等式中的等號不能同時成立，第一個不等式當(dāng)且僅當(dāng)時等號成立，第二個是當(dāng)且僅當(dāng)即，時等號成立，因此不可能等于8.事實上，題中的依然可以由替換，從而將轉(zhuǎn)化成關(guān)于的函數(shù)：.由題意知，所以運(yùn)用均值不等式即可求得該函數(shù)最小值,即當(dāng)時取最小值，求得，，符合題意.所以最小值為9.4函數(shù)最值在實際問題中的應(yīng)用例1.某工廠要建造一個長方形無蓋儲水池，其容積為4800，深為，如果池底每平方米的造價為150元，池壁每平方米的造價為120元,怎樣設(shè)計水池能使總造價最低？最低總造價是多少？分析：從題中分析可以得出，水池高度已知，進(jìn)而問題轉(zhuǎn)化為求池壁的長和寬的問題，從而確定取什么值使總造價最低.即涉及到兩個變量，因為池壁的長和寬不可能為負(fù)數(shù)，由此我們可以想到利用均值不等式來求解.解：設(shè)底面的長為,寬為，水池的總造價為元.根據(jù)題意有：，由容積為4800，可得，因此，.由均值不等式與不等式的性質(zhì)，可得：即.當(dāng)，即時，等號成立.所以，將水池的地面設(shè)計成邊長為40的正方體時總造價最低，最低總造價是297600元.例2.某工廠2003年的純收入為500萬元，因設(shè)備老化等原因，工廠的生產(chǎn)能力將逐年下降.如果不對技術(shù)進(jìn)行改造,從今年起預(yù)計每年將比上一年減少純收入20萬元,所以今年年初該工廠為了進(jìn)行技術(shù)改造，一次性投入資金600萬元，預(yù)計在未扣除技術(shù)改造資金的情況下，第年（第一年從今年算起）的利潤為萬元（為正整數(shù)）.設(shè)從第一年起的前年，如果該工廠不進(jìn)行技術(shù)改造的累計純收入為萬元，進(jìn)行技術(shù)改造后的累計純收入為萬元（須扣除技術(shù)改造資金），則從今年起該工廠至少經(jīng)過多少年，進(jìn)行技術(shù)改造后的累計純收入超過不進(jìn)行技術(shù)改造的累計純收入？分析：首先根據(jù)題意寫出、的表達(dá)式，可知它們都為數(shù)學(xué)上一個簡單的數(shù)列求和問題.繼而對它們作差就建立起一個函數(shù)關(guān)系式，即轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)上的函數(shù)最值問題,再利用合適的方法進(jìn)行求解即可.解：依題設(shè)有.則.因為函數(shù)在上為增函數(shù)，所以當(dāng)時，；當(dāng)時，.所以，僅當(dāng)時，.即至少要經(jīng)過4年，該企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造后的累計純利潤超過不進(jìn)行技術(shù)改造的累計純利潤.pq160244058pq16024405881(1)若售價為52元/件時，該店正好收支平衡，求該店的員工有多少；圖一(2)若該店只招聘了40名員工，則該店最快可在幾年后把所有債務(wù)還清，此時每件體育用品的價格定為多少元？圖一分析：由題中給出的圖可以看出，我們可以把它看做是在閉區(qū)間上的一個分段函數(shù)問題，從而轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，利用函數(shù)圖象所表示的幾何意義，借助于幾何圖形的直觀性來求分段函數(shù)最值問題．解：(1)設(shè)該店的月利潤為元，有職工名.則．又由圖可知：所以，由此知，當(dāng)時，，即，解得，即此時該店有50名職工.(2)若該店只安排40名職工，則月利潤當(dāng)時，求得時，取最大值7800元；當(dāng)時，求得時，取最大值6900元．綜上，當(dāng)時，有最大值7800元．設(shè)該店最早可在n年后還清債務(wù)，依題意，有，解得．所以，該店最早可在5年后還清債務(wù)，此時消費(fèi)品的單價定為55元．由此我們可以總結(jié)出實際問題利用函數(shù)求最值的一般步驟：(1)分析實際問題中各量之間的關(guān)系，正確選擇自變量和因變量，找準(zhǔn)等量關(guān)系，把實際問題化為數(shù)學(xué)問題，建立函數(shù)關(guān)系式，這是關(guān)鍵一步；(2)確定函數(shù)定義域，根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，選擇合適的求解方法；(3)求出滿足條件的定義域范圍，結(jié)合實際，確定最值或最值點(diǎn).4結(jié)論本文簡單的介紹了幾種有關(guān)求函數(shù)最值問題的解法，以及在解題時需要注意的一些問題，告訴我們在解題時要學(xué)會分析思考，選擇合適的解法，盡量用簡便的方法快速地解答出問題，通過幾個在實例問題中的運(yùn)用分析，學(xué)好函數(shù)最值的求解方法是至關(guān)重要的,通過它可以解決科技、經(jīng)濟(jì)、社會中的一些如何使成本最低、產(chǎn)量最