题目

已知 ,且 ,求 的最小值

导引

解答

写在前面

  1. 一道较复杂的高中最值问题,网上看来的
  2. 全文较长
  3. 首先给了5个不同解法
  4. 后面做了进一步解读
  5. 虽然只是一道题,但涉及不少有价值的知识
  6. 不高兴刷网了,看见一道题就搭进去好些时间

方法1,判别式法

  1. 信息简化(原等式去分母,移项、整理)
  2. 判别式非负
  3. 解关于xy的二次不等式
  4. 等号成立验证 联立:①;② 解的:

方法2,判别式法变式,k值法

  1. 记:
  2. 信息转化,转化为关于y、k的关系等式
  3. 判别式非负
  4. 解得 ,与方法1一致

注:两个方法,都使用Δ非负。 方法1,原始的代数分析构建原始方程,更锻炼能力; 方法2,更程序化的方法构建二次方程,更实用好用。

方法3,一般不等式分析

  1. 链接转化(原信息齐次化,构建xy)
  2. 整理
  3. 一般不等式分析
  4. 得解

注:以上均值不等式,可以归结为变化的柯西不等式 即, 注:这里是“”,不是“” 注:除非参加竞赛,否则直接把均值用灵活更好。 用原生思考把经典知识用好,换取少学一点拓展知识。

方法4,纯多项式分析

  1. 同方法3: (这里)
  2. 通分:
  3. 记:

注: 这一步,有些难以思考

注:这是一个 👉※ 蹩脚的方法 蹩脚的方法,没有实用价值,但有学习意义; 在这里可以锻炼到“计算能力”“分析能力”以及解难题的心理建设 以及,涉及高中的“值域”分析 这么蹩脚的路都能走下来,面对常规问题,一马平川。

方法5,多项式分析+判别式

  1. 同上
  2. 记 ,有
  3. 整理:
  4. 判别式非负:
  5. 解得 ,与前面方法一致

注:第一步之后,是一个“较通用”的值域计算方法

方法模仿终归浅

==希望大家更去关注背后的思考和细节, 以便自己在更多问题上能独立思考, 至少模仿应用的灵活。==

方法1,背后的思考与细节

附:方法1,判别式法,草稿

计算中的细节 👉中间结果不计算

最后求解x、y时, ①;② 将 代入第②个方程,注意混合项不要代 好的: 不好:

学会节制,不要看到算式就计算

👉※ 判断思路可行性

  1. 针对“信息”做简化处理,这一步是自然
  2. 整理为常规多项式等式后,解题思路需要做些选择
  3. 失败的思路1,直接使用均值不等式 以上,符号不一致,难以原等式转化为不等式,放弃
  4. 失败的思路2,通过完全平方,确定主元 但等式中 难以处理,放弃 (若不是 而是 则此方法非常可行)
  5. 思路3,通过 作为主元构建二次方程 除 外,其他部分全是 表达式,OK

👉※ 判别式求最值 关键是:构建二次方程

即 这里

  1. 任意,无要求;
  2. a、b、c 是一元多项式,或者复合一元多项式 比如,都是k的多项式 比如,都是3x+2y的多项式
  3. 判别式中的“元”是目标表达式,或与目标表达式紧密相关

👉※ 判别式求最值 为什么成立?

以本题为例 当得到 后 为什么一定有 ? 以及,为什么这样得到的xy范围,就是最值?

其中一个关键是,以下方程等价

因此

  1. 所有满足方程1(即原始条件)的xy,都必然满足方程2 因此,方程2中的 b^2-4ac ≥ 0,必然 因此,判别式非负,是一个必要条件
  2. 判别式非负,是不是充分的呢? 首先,不是所有让Δ≥0的x、y,都能让等式成立 其次,给定 Δ=固定值,是否有一组x、y让等式成立 最次,让 Δ=0的x、y,针对此题必须存在(即等号条件)

方法2,背后的思考与细节

附:方法2,判别式法变式,k值法,草稿

👉※ 二次方程的几个形式

  1. 常见形式:
  2. 二个未知数:
  3. 倒数形式:

注:最后一个形式中,b和c不要弄错 注:如果对后两个形式感觉不舒服,可以变成一般形式

方法3,背后的思考与细节

👉※ 齐次化

这里的转化 让问题迅速变得清晰 原因是什么?

  1. 首先是链接思维,这个转化让目标“xy”得以清晰体现
  2. 其次,齐次化,分子分母都是二次,让逻辑得以清晰体现 题目给的条件,,为什么能限制xy的大小? 看起来是不定方程,x、y有无穷的可能性 但方程还是提供了约束 只是,这个约束以“冰冷”的方程,难以直观感受的形式呈现。 齐次之后,x、y的相互约束,以“x/y”“y/x”这个形式体现。 这个约束变得简单、直接。 可以说:齐次化(👉※ 齐次化),是高级的 👉数学表达、约束表达

👉※ 知识的建立过程是学习的核心、※ 均值不等式的构造应用

这一步,, 如何想到? 如果完成过:用“均值不等式”推理“柯西不等式”,就不难理解 学习不等式,至少要把不等式的推理独自完成 学习时,把时间花在这上面

👉※ 规则化公式化、※ 减法柯西不等式

方法3中提到, 相当于一个变化的柯西不等式 这类归纳总结,是非常好的学习方式。 并非为了这个结论,而是在总结的过程中,更深入的理解逻辑关系。

关于“方法4”和“方法5”

方法4草稿

👉※ 分式分解

如下分解 在分式求整数解时也常用,其思考方向是: 把表达式中的变量尽量压缩到一个简洁的模块里, 让其他部分是常数的形式, 这显然有利于进一步分析。

👉函数值域

这个处理,并非仅仅套用均值不等式, 而是需要符号分析、单调性分析 比较考验综合能力,以及分析能力

👉※ 分式值域

方法5,实际上给出了一个通用的求范围方法 即 这个表达式的取值范围(最大最小值)可以通过判别式方法取得。

写在最后

坐飞机上写了一阵子 到香格里拉又写了2个大半天 若您看了没感觉浪费时间,有点收获,给个好评呗

解析

附注

☆☆☆☆💯🏅📋👍🙇