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均值不等式:当且仅当a=b时等号成立)是一个重要的不等式。用“均值不等式”求最值是求最值问题中的一个重要方法,也是高考考查的一项重要内容。应用该不等式求最值时,要把握不等式成立的三个条件“一正、二定、三相等”。在此过程中往往需要采用“变系数、凑项、分离、取倒数、平方”等变形技巧构造定值,下面是笔者总结归纳的一些变形方法和技巧。
一、凑系数
例1、求函数的最大值。
分析:由于不是常数,所以需将x的系数1变为2,使和为定值。
解:由,知
所以:
当且仅当:,即时取等号,
所以的最大值是
二、凑项
例2、已知,求函数的最大值。
解:因为,所以,故
所以
=0
当且仅当:,即或时,等号成立,
但不合条件,舍去,故当时,。
三、分离
例3、求函数的最大值
分析:本题看似无法运用均值不等式,不妨将分子配方凑出含有(x+2)的项,再将其分离。
解:因为,所以,
所以
由及得
即当时,。
四、取倒数
例4、若,求函数的最大值。
分析:此题形式上无法直接用均值不等式,但通过取倒数则可
解:因为
,
所以 故
五、平方法
例5、求函数的最大值。
解析:注意到的和为定值,所以
又,所以
当且仅当,即时取等号。故。
评注:本题将解析式两边平方构造出摵臀ㄖ禂,为利用均值不等式创造了条件。
六、整体代换
例6、已知,且,求的最小值。
解:不妨将乘以1,而1用代换。
=16
当且仅当,且时取等号
所以时,的最小值是16。
七、换元
例7、求函数的最大值。
解析:变量代换,令,则
当t=0时,y=0
当时,
当且仅当:,即时取等号,此时
故。
八、化归转化,
例8、设,求的最小值。
解:因为
当且仅当,即时取等号
所以
点评:若与分别利用平均值不等式,再相乘求最值,会出现前后取等号条件不一致。
总之,我们利用均值不等式求最值时,一定要注意“一正二定三相等”,同时还要注意一些变形技巧,积极创造条件利用均值不等式。
(作者单位:412000湖南省株洲市第十八中学)
“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”
一、凑系数
例1、求函数的最大值。
分析:由于不是常数,所以需将x的系数1变为2,使和为定值。
解:由,知
所以:
当且仅当:,即时取等号,
所以的最大值是
二、凑项
例2、已知,求函数的最大值。
解:因为,所以,故
所以
=0
当且仅当:,即或时,等号成立,
但不合条件,舍去,故当时,。
三、分离
例3、求函数的最大值
分析:本题看似无法运用均值不等式,不妨将分子配方凑出含有(x+2)的项,再将其分离。
解:因为,所以,
所以
由及得
即当时,。
四、取倒数
例4、若,求函数的最大值。
分析:此题形式上无法直接用均值不等式,但通过取倒数则可
解:因为
,
所以 故
五、平方法
例5、求函数的最大值。
解析:注意到的和为定值,所以
又,所以
当且仅当,即时取等号。故。
评注:本题将解析式两边平方构造出摵臀ㄖ禂,为利用均值不等式创造了条件。
六、整体代换
例6、已知,且,求的最小值。
解:不妨将乘以1,而1用代换。
=16
当且仅当,且时取等号
所以时,的最小值是16。
七、换元
例7、求函数的最大值。
解析:变量代换,令,则
当t=0时,y=0
当时,
当且仅当:,即时取等号,此时
故。
八、化归转化,
例8、设,求的最小值。
解:因为
当且仅当,即时取等号
所以
点评:若与分别利用平均值不等式,再相乘求最值,会出现前后取等号条件不一致。
总之,我们利用均值不等式求最值时,一定要注意“一正二定三相等”,同时还要注意一些变形技巧,积极创造条件利用均值不等式。
(作者单位:412000湖南省株洲市第十八中学)
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