巧用均值定理求最值

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  摘 要: 均值定理中右式是常数时为左式的最小值,常用“均分”的方法,左式是常数时为右式的最大值,常用“调节系数”方法。化变量为定值需一定的技巧。
  关键词: 巧解 最大值 最小值 正数和 正数积
  
  数学中的“均值定理”又称“重要不等式”,可见其在不等式章节中的重要性。公式为x+x+…+x≥n,其意为正数x,x,…,x的算术平均值不小于它们的几何平均值。又可认为:当左式是常数时为右式的最大值,当右式是常数时为左式的最小值,所以数学中常用均值定理求最值问题。应用定理必须注意三个条件:正数、定值、等号,三者缺一不可,其中化变量为定值需一定的技巧。
  1.求正数和的最小值
  例:求x+;x+,(x>0)的最小值。
  解:[分析]求正数和的最小值,必须化正数积为定值,常用“均分”的方法。
  ∵x>0,>0,
  ∴x+=++≥3=。
  当=,x=等号成立,所以x+的最小值是。
  同理:x+=x++≥3=,
  ∴x+的最小值是。
  2.求正数积的最大值
  例:求x(1-2x);x(1-2x),(0<x<)的最大值。
  解:[分析]求正数积的最大值,必须化它们的和为定值,常用“调节系数”方法。
  ∵x>0,(1-2x)>0,
  ∴x(1-2x)=·2x·(1-2x)≤=。
  当x=时等号成立,所以x(1-2x)的最小值是。
  同理x(1-2x)=·4x·(1-2x)·(1-2x)≤·=,
  ∴x(1-2x)的最小值是。
  3.应用一例
  当圆锥的母线长为定值a时,问圆锥的高h为何值时,它的体积V有最大值,最大值是多少?
  解:设底面半径为r,则r+h=a,V=·π·r·h=·π·(a-h)·h。
  [分析]:V恒为正数,将V平方,再调节系数,化它的和为定值。
  V=·π(a-h)(a-h)·h
  =π(a-h)·(a-h)·2h≤π≤π()
  当a-h=2h时,即h=a,r=时,体积V有最大值πa。
  “兴趣是最好的教师”,而“巧解”能激发兴趣的产生。正如上述,巧妙变换算式,熟记而精思,活化了公式,避免了解题过程的繁杂与冗长,使人耳目一新,豁然开朗,从而收到了出奇制胜的效果,让学生真正体会到数学的精华,充分调动其求知欲,提高學习能力。因此,研究“巧解”是数学教育者的重要工作,也是创新意识的具体体现。
  
  参考文献:
  [1]五年制高等职业教育文化基础课教学·数学.苏州大学版.
  [2]数学精编.浙江教育出版社.
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