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二次函数在给定区间上求最值,先把顶点位置与区间放在一起看,再比较合法候选点。顶点不在区间内,就不能直接把顶点纵坐标当作答案;端点不包含时,也未必能取得相应最值。基本顺序是配方或求对称轴,判断开口与单调变化,列出可取的顶点和端点,最后比较函数值。下面通过闭区间、开区间和开口向下的例子完整说明。
以f(x)=x²−4x+5为例,配方得到f(x)=(x−2)²+1,顶点为(2,1),开口向上。它在对称轴x=2左侧随x增大而减小,右侧随x增大而增大。先有这张关系图,再处理区间,才知道哪些候选值需要计算。
不能看到开口向上就立即写最小值为1。这个结论要以顶点输入x=2允许取到为前提。若题目把输入限制在别处,函数虽然仍是同一条抛物线,但研究的只是其中一段,最值就可能改变。
也不必先把每个整数代进去。区间包含连续实数,只比较少数整数不能覆盖全部位置。用顶点与单调性确定变化,再计算关键点,比列一串数值更完整。
求f(x)在[0,1]上的最值。整个区间都位于顶点2左侧,函数递减,所以最大值在x=0取得,为5;最小值在x=1取得,为2。顶点纵坐标1没有达到,因为x=2不属于当前区间。
如果区间换成[3,4],它在顶点右侧,函数递增,最小值在x=3时为2,最大值在x=4时为5。两个例子最值数字恰好相同,但取得位置与变化方向不同,不能只记答案而忽略区间关系。

写解题过程时,先说明区间在对称轴哪一侧,再给出递增或递减,最后列端点数值。这样每一步都有依据,也便于区间改变后重新判断。
在[0,3]上,x=2可以取到,所以最小值为1。最大值则比较两端:f(0)=5、f(3)=2,故最大值为5,在x=0取得。不能因右端点横坐标更大,就认为右端函数值一定更大,因为区间跨过了先减后增的两部分。
对开口向上的抛物线,离对称轴更远的端点函数值更大。在[0,3]中,0到2的距离为2,3到2的距离为1,因此左端更高。这个距离判断可帮助快速比较,但仍应确认表达式、开口与区间条件。
若区间是[1,3],两端到对称轴距离相同,函数值也相同。最大值可能在两个输入处都取得;最值是数值,取得最值的位置是输入集合,两者应分别写清,避免只给位置或只给一个不完整答案。

将区间改为(0,1),函数仍递减,数值可以接近5或2,但0和1都不能取到。这个区间上没有最大值5,也没有最小值2,不能因为闭区间例题用过端点,就在开区间继续照抄。若只开放一端,则应分别判断另一端是否仍能取得相应最值。
再看g(x)=−(x−1)²+4,在[−1,2]上开口向下,顶点x=1属于区间,所以最大值为4。最小值比较端点:g(−1)=0,g(2)=3,因此最小值为0。开口改变后,顶点对应的最值类型反过来,但“先看可取位置、再比较候选点”的顺序不变。
若题目带参数,首先要找到区间端点何时越过对称轴、顶点何时进入区间,这些位置就是分类边界。不能在不知道顶点是否可取时就写一个固定最值表达式。
假设一个长方形周长为12,令一边为x,则另一边为6−x,两边都必须大于0,所以0<x<6。面积A=x(6−x)=−(x−3)²+9,顶点x=3在允许范围内,最大面积为9。边长趋近0或6时面积可以接近0,但真正的长方形不能取零边长,因此不能写最小面积为0。
若再限定x在[1,2],区间位于顶点左侧,面积递增,最小值为A(1)=5,最大值为A(2)=8。原抛物线的顶点面积9这时不再可取。这个例子同时说明,解析式、实际意义和额外给定区间都属于条件,不能只挑最容易计算的一项。
比较候选点时也应检查单位。输入是长度,面积结果应对应平方单位;若模型还包含固定费用等其他量,应先说清目标函数是什么,不能把求横坐标与求函数值混为一谈。
若问题要求值域,最值与端点信息还要转成输出区间。例如f在[0,3]上的值域为[1,5];在(0,1)上则为(2,5),上下边界都取不到;在[0,1)上则为(2,5]。输入区间左开右闭的形式不能直接原样搬到输出,因为函数可能递减,也可能跨过顶点。先解释函数值怎样变化,再写区间,才能检查端点是否对应。
第一,顶点是否真的在定义范围内,是否包含相应端点;第二,开口与变化方向是否判断正确,跨轴时有没有比较两端;第三,答案是否同时说明最值和取得位置。若题目包含实际数量,还要保留原情境的输入限制。
做变化练习时,可保留同一个函数,依次把区间移到顶点左侧、跨过顶点、移到右侧,再改变开闭。先预测哪些候选点变化,再计算验证。把每次最值改变的原因说清,就能从记住一个公式,走向按条件选择方法。