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利用均值不等式ab≤a+b2(a>0,b>0)求函数的最值,要特别注意“一正、二定、三相等这三个条件,只有同时满足这三个条件,才能取得最大值或最小值,解题时,为了满足三个条件,必须将函数作巧妙的变形,下面总结函数变形的九大策略.
1.化负为正
例1 (2009全国Ⅰ卷 理16题)π4 解 由π41,y=tan2x•tan3x=2tan4x1-tan2x,
t=1-tan2x,t∈(-∞,0),
则函数y=2(1-t)2t=2t+2t-4=-(-2t+2-t)-4≤-8,当且仅当t=-1,tan2x=2时等号成立,∴函数y=tan2x•tan3x的最大值是-8.
2.配凑系数
例2
(2010江苏卷理14题)将边长为1的正三角形薄片,沿一条平行于底边的直线剪成两块,其中一块是梯形,记=(梯形的周长)2梯形的面积,则的最小值是______。
解 设DE=x,(0 梯形的面积为=△AC-△ADE=34-34x2,
∴=(3-x)234(1-x2)=4(3-x)23(1-x2)=43•3-x1-x•3-x1+x(0 ∵1-x3-x•1+x3-x=12•(2-2x3-x)(1+x3-x)≤12(2-2x3-x+1+x3-x2)2=12•14=18,
当且仅当2-2x3-x=1+x3-x,即x=13时取到等号
∴≥8•43=3233,∴min=3233.
3.重新组合
例3 (2010四川卷理12题)已知a>b>c>0,则2a2+1ab+1a(a-b)-10ac+2c2的最小值是()
A 2
4
C 2
D
解 2a2+1ab+1a(a-b)-10ac+2c2=(a-c)2+a2+1ab+1a(a-b)
=(a-c)2+a2+(a-b)+bab(a-b)=(a-c)2+a2+1b(a-b)
=(a-c)2+[b+(a-b)]2+1b(a-b)≥(a-c)2+[2b(a-b)]2+1b(a-b)
=(a-c)2+4b(a-b)+1b(a-b)≥0+24b(a-b)•1b(a-b)=4
当且仅当a=c,b=a-b,4b(a-b)=1b(a-b)时等号成立,即取a=2、b=22、c=2满足条件,故选.
4.统一结构
例4 (2010重庆卷理7题)已知x>0,y>0,x+2y+2xy=8,求x+2y的最小值是()
A 3
4
C 92
D112
解 由x+2y+2xy=8,可得2xy=8-(x+2y),2xy=x•2y≤(x+2y2)2,
∴ 8-(x+2y)≤(x+2y2)2,(x+2y)2+4(x+2y)-32≥0,解不等式可得x+2y≥4或
x+2y≤-8,而x>0,y>0,所以x+2y≥4,当且仅当x=2,y=1时取等号,
即x+2y的最小值是4.
.“1的逆代
例 (2009天津卷理6题)a>0,b>0,3是3a与3b的等比中项,则1a+1b的最小值为()
A 8
4
C 1
D 14
解 3是3a与3b的等比中项,3a•3b=(3)2,3a+b=3,即a+b=1
将1=a+b代入式子的分子得,1a+1b=a+ba+a+bb=2+ba+ab≥4,选.
6.巧妙乘“1
例6 (2009山东卷理12题)若x,y满足线性条件3x-y-6≤0x-y+2≥0x≥0,y≥0,若目标函数z=ax+by(a>0,b>0)的最大值是12,则2a+3b的最小值为()
A 26
83
C 113
D 4
解 当直线ax+by=z(a>0,b>0)过直线3x-y-6=0与直线x-y+2=0的交点A(4,6)时,目标函数z=ax+by(a>0,b>0)取得最大值12,即4a+6b=12,化简得2a+3b6=1,故2a+3b=(2a+3b)•1=(2a+3b)•2a+3b6=136+(ab+ba)≥136+2≥26.选A.
7.上下同除
例7 (2010山东卷理14题)对任意x>0,不等式xx2+3x+1≤a恒成立,则a的取值范围是______。
解 ∵x>0,∴x+1x≥2(当且仅当x=1时取等号),∴xx2+3x+1=1x+1x+3≤12+3=1,即xx2+3x+1的最大值是1,∴a≥1.
8.减元转化
例8 (2008江苏卷理第11题)设x,y,z都是正实数,且满足x-2y+3z=0,则y2xz的最小值为______。
解 这是个三元最值问题,首先要消元,将三元问题转化为二元问题x-2y+3z=0,得到y=x+3z2,y2xz=(x+3z)24xz=x2+6xz+9z24xz=14(xz+9zx+6)≥14(2×3+6)=3,
即当x=3z时,y2xz的最小值为3.
9.连续使用
例9 (2009重庆卷理11题)a>0,b>0,则1a+1b+2ab的最小值为______。
解 ∵a>0,b>0,∴1a+1b≥21ab(当且仅当a=b时取等号)
1a+1b+2ab≥21ab+2ab≥4(当且仅当ab=1时取等号),
∴1a+1b+2ab的最小值为4,当且仅当a=b=1时取等号.
1.化负为正
例1 (2009全国Ⅰ卷 理16题)π4
t=1-tan2x,t∈(-∞,0),
则函数y=2(1-t)2t=2t+2t-4=-(-2t+2-t)-4≤-8,当且仅当t=-1,tan2x=2时等号成立,∴函数y=tan2x•tan3x的最大值是-8.
2.配凑系数
例2
(2010江苏卷理14题)将边长为1的正三角形薄片,沿一条平行于底边的直线剪成两块,其中一块是梯形,记=(梯形的周长)2梯形的面积,则的最小值是______。
解 设DE=x,(0
∴=(3-x)234(1-x2)=4(3-x)23(1-x2)=43•3-x1-x•3-x1+x(0
当且仅当2-2x3-x=1+x3-x,即x=13时取到等号
∴≥8•43=3233,∴min=3233.
3.重新组合
例3 (2010四川卷理12题)已知a>b>c>0,则2a2+1ab+1a(a-b)-10ac+2c2的最小值是()
A 2
4
C 2
D
解 2a2+1ab+1a(a-b)-10ac+2c2=(a-c)2+a2+1ab+1a(a-b)
=(a-c)2+a2+(a-b)+bab(a-b)=(a-c)2+a2+1b(a-b)
=(a-c)2+[b+(a-b)]2+1b(a-b)≥(a-c)2+[2b(a-b)]2+1b(a-b)
=(a-c)2+4b(a-b)+1b(a-b)≥0+24b(a-b)•1b(a-b)=4
当且仅当a=c,b=a-b,4b(a-b)=1b(a-b)时等号成立,即取a=2、b=22、c=2满足条件,故选.
4.统一结构
例4 (2010重庆卷理7题)已知x>0,y>0,x+2y+2xy=8,求x+2y的最小值是()
A 3
4
C 92
D112
解 由x+2y+2xy=8,可得2xy=8-(x+2y),2xy=x•2y≤(x+2y2)2,
∴ 8-(x+2y)≤(x+2y2)2,(x+2y)2+4(x+2y)-32≥0,解不等式可得x+2y≥4或
x+2y≤-8,而x>0,y>0,所以x+2y≥4,当且仅当x=2,y=1时取等号,
即x+2y的最小值是4.
.“1的逆代
例 (2009天津卷理6题)a>0,b>0,3是3a与3b的等比中项,则1a+1b的最小值为()
A 8
4
C 1
D 14
解 3是3a与3b的等比中项,3a•3b=(3)2,3a+b=3,即a+b=1
将1=a+b代入式子的分子得,1a+1b=a+ba+a+bb=2+ba+ab≥4,选.
6.巧妙乘“1
例6 (2009山东卷理12题)若x,y满足线性条件3x-y-6≤0x-y+2≥0x≥0,y≥0,若目标函数z=ax+by(a>0,b>0)的最大值是12,则2a+3b的最小值为()
A 26
83
C 113
D 4
解 当直线ax+by=z(a>0,b>0)过直线3x-y-6=0与直线x-y+2=0的交点A(4,6)时,目标函数z=ax+by(a>0,b>0)取得最大值12,即4a+6b=12,化简得2a+3b6=1,故2a+3b=(2a+3b)•1=(2a+3b)•2a+3b6=136+(ab+ba)≥136+2≥26.选A.
7.上下同除
例7 (2010山东卷理14题)对任意x>0,不等式xx2+3x+1≤a恒成立,则a的取值范围是______。
解 ∵x>0,∴x+1x≥2(当且仅当x=1时取等号),∴xx2+3x+1=1x+1x+3≤12+3=1,即xx2+3x+1的最大值是1,∴a≥1.
8.减元转化
例8 (2008江苏卷理第11题)设x,y,z都是正实数,且满足x-2y+3z=0,则y2xz的最小值为______。
解 这是个三元最值问题,首先要消元,将三元问题转化为二元问题x-2y+3z=0,得到y=x+3z2,y2xz=(x+3z)24xz=x2+6xz+9z24xz=14(xz+9zx+6)≥14(2×3+6)=3,
即当x=3z时,y2xz的最小值为3.
9.连续使用
例9 (2009重庆卷理11题)a>0,b>0,则1a+1b+2ab的最小值为______。
解 ∵a>0,b>0,∴1a+1b≥21ab(当且仅当a=b时取等号)
1a+1b+2ab≥21ab+2ab≥4(当且仅当ab=1时取等号),
∴1a+1b+2ab的最小值为4,当且仅当a=b=1时取等号.