二次函数最值
二次函数是初中解析几何中最重要的特殊函数。一般地,形如y=ax²+bx+c(a、b、c是常数,且a≠0)的函数,叫做二次函数。它的图像是一条抛物线,如果a<0,则抛物线开口向下,y可以在x=b/2a处取得最大值;如果a>0,y可以在x=-b/2a处取得最小值。
但在公考中,给出的方程往往可以写成y=c(a x)(a-x)这种形式,其中a、b、c都是常数。这种形式下当a x=b-x的时候y取得最大值,注意此时x的系数必须是1、-1。
公考中往往会在这几种情形下应用二次函数及其最值:
(1)求最大利润;
(2)求最大面积;
(3)求其它最值。
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求最大利润
下面我们一起来看几道例题:
【例1】(2020江苏)
某商品的进货单价为80元,销售单价为100元,每天可售出120件,已知销售单价每降低1元,每天可多售出20件。若要实现该商品的销售利润最大化,则销售单价应降低的金额是:
A.5元 B.6元 C.7元 D.8元
【解析】
第一步,本题考查经济利润问题。
第二步,设降低的金额为n元,即降了n个1元,则每件利润变为100-80-n=20-n。由题意有(20-n)×(120 20n)=20(20-n)(6 n),此式在20-n=6 n的时候最大,即n=7。因此,选择C选项。
【例2】(2019年重庆)
某网站销售10个不同档次的衬衣,其中最高档的每年销售500件,每件利润为300元。往下每降低1个档次,每年销量增加1000件,每件利润降低30元。问全年总利润最高的3个档次的衬衣,全年销量之和多少万件?
A.1.05 B.1.50 C.1.65 D.1.80
【解析】
第一步,本题考查经济利润问题,属于最值优化类。
第二步,10个档次从高到低分别为1—10档,设降了n档,则利润为(300-30n)元,销量为(500 1000n)件。总利润为(300-30n)×(500 1000n)=30000(10-n)×(0.5 n),此式在10-n=0.5 n时取得最大值,此时n=4.75。由于n只能取整数,且总利润的表达式为开口向下的抛物线,所以n离峰值4.75的距离越近总利润就越高,故总利润最高的三个档次的衬衣,对应的n分别为4、5、6,此时销量和为(500 1000×5)×3=16500(件),即1.65万件。因此,选择C选项。
【小结】
可以发现,类似的题目解题有一个固定的套路:售价变动、销量跟着变动,而利润跟二者的乘积相关,因此列出表达式,直接令a x=b-x,即可求得销量,或者利润最值。
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求最大面积
而最大面积的求法,也是非常类似的。下面我们一起来看几道例题:
【例3】(2017联考)
妈妈为了给过生日的小东一个惊喜,在一底面半径为20cm,高为60cm的圆锥形生日帽内藏了一个圆柱形礼物盒。为了不让小东事先发现礼物盒,该礼物盒的侧面积最大为多少?
A.600πcm² B.640πcm² C.800πcm² D.1200πcm²
【解析】
如剖面图所示,设圆柱的半径OG为r,高EG为h,△CGE∽△COA,根据相似比可知
,化简得到h=60-3r。
圆柱侧面积S=2πrh=2πr(60-3r)=6πr(20-r),当r=20-r=10cm时,侧面积S=600πcm²,取得最大值。因此,选择A选项。
【小结】
最大面积的求法往往要用到几何性质从而得出二次表达式,难度较大,但只要掌握了二次函数最值套路,题目一般都可以迎刃而解。
【例4】(2020联考)
村民陶某承包一长方形地块,他将地分割成如图所示的A、B、C、D四个地块,其中A、B、C的周长分别是20米、24米、28米,D的最大面积是多少平方米?
A.42 B.49 C.64 D.81
【解析】
解法一:
第一步,本题考查几何问题,属于平面几何类,用方程法解题。
第二步,设A的长和宽分别为x、y,由长方形A周长为20米,可得x+y=10;由长方形B周长24米,且长方形B与长方形A的长相同,可得B的长和宽分别为x、y 2;由长方形C周长28米,且长方形C与长方形A的宽相同,可得C的长和宽分别为x 4、y。那么长方形D的面积S=(x 4)(y 2)=(x+4)(10-x+2)=(x+4)(12-x),当且仅当x+4=12-x,即x=4时S取最大值,此时S=64,故长方形D的最大面积为64平方米。因此,选择C选项。
解法二:
第一步,本题考查几何问题,属于平面几何类,用几何性质解题。
第二步,如图所示,由于C的周长比A多28-20=8,与D比B多的周长一致,可知D的周长为24 8=32。
第三步,周长一定,越接近正方形面积越大,故D为正方形时即边长为8时面积最大,此时面积等于8×8=64。因此,选择C选项。
可以发现,几何中这一类最值,可以使用这个理论,往往也可以使用几何的性质求解。因此对于这类难题,还要心态稳定、知识熟练。
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