高中数学解题思路大全—利用均值不等式求最值的方法
- 格式:pdf
- 大小:440.52 KB
- 文档页数:4
例说利用均值不等式求函数最值的几种技巧利用均值不等式求函数最值是数学中常用的一种方法,通过这种方法,可以简单地确定函数的最大值和最小值。
本文将介绍几种利用均值不等式求函数最值的常用技巧。
1.权值平均:使用均值不等式时,通过给定变量的权重,我们可以找到一个平均值,该平均值应该落在函数的最大值和最小值之间。
例如,如果我们要找出一个函数f(x)在一些闭区间[a,b]上的最大值,我们可以找到一个适当的c,使得a<c<b,并应用以下均值不等式:f(a)≤f(c)≤f(b)然后,我们可以将函数的值乘以相应的权重(比如(a-c)和(b-c)),并利用均值不等式得出结论。
2.凸函数和凹函数:对于凸函数而言,任意两个点之间的连线位于这两个点所对应的函数值之上。
如果我们要找到函数f(x)在一些闭区间上的最大值,我们可以在该区间上找到两个点,判断这两个点的连线是否位于这个函数值之上。
如果是,那么函数值将成为该区间的最大值。
对于凹函数来说,与凸函数类似,只是方向相反。
3.形象化问题:通过将问题形象化,我们可以更好地理解利用均值不等式求函数最值的思路。
例如,我们有一个数轴上的几个点,我们想找到距离它们最近和最远的点。
我们可以将这些点放在数轴上,并根据它们的位置找到距离最近和最远的点。
同样地,在函数的最大值和最小值问题中,我们可以通过绘制图形并观察函数曲线来找到函数的最大值和最小值。
4.极值问题:利用均值不等式求函数最值时,我们可以寻找函数的极值点。
当函数的导数为0时,函数可能取得最大值或最小值。
我们可以计算导数,找到可能的极值点,并对这些极值点应用均值不等式,从而确定函数的最大值和最小值。
5.多元函数:均值不等式也可以应用于多元函数的情况。
在多元函数的情况下,我们可以将问题转化为一元函数的情况,并使用上述方法解决。
综上所述,利用均值不等式求函数最值是一个实用的方法。
通过使用权值平均、凸函数和凹函数特性、形象化问题、极值问题和多元函数等技巧,我们可以更好地利用均值不等式来确定函数的最大值和最小值,从而解决数学中的一些问题。
用均值不等式求最值的方法和技巧一、几个重要的均值不等式①,、)(222222R b a b a ab ab b a ∈+≤⇔≥+当且仅当a = b 时,“=”号成立; ②,、)(222+∈⎪⎭⎫ ⎝⎛+≤⇔≥+R b a b a ab ab b a 当且仅当a = b 时,“=”号成立; ③,、、)(33333333+∈++≤⇔≥++R c b a c b a abc abc c b a 当且仅当a = b = c 时,“=”号成立;④)(3333+∈⎪⎭⎫ ⎝⎛++≤⇔≥++R c b a c b a abc abc c b a 、、 ,当且仅当a= b = c 时,“=”号成立.注:① 注意运用均值不等式求最值时的条件:一“正”、二“定”、三“等”;② 熟悉一个重要的不等式链:ba 112+2a b +≤≤≤222b a +。
二、用均值不等式求最值的常见的方法和技巧 1、求几个正数和的最小值。
例1、求函数21(1)2(1)y x x x =+>-的最小值。
解析:21(1)2(1)y x x x =+>-21(1)1(1)2(1)x x x =-++>-21111(1)222(1)x x x x --=+++>-1≥312≥+52=,当且仅当211(1)22(1)x x x -=>-即2x =时,“=”号成立,故此函数最小值是52。
评析:利用均值不等式求几个正数和的最小值时,关键在于构造条件,使其积为常数。
通常要通过添加常数、拆项(常常是拆底次的式子)等方式进行构造。
2、求几个正数积的最大值。
例2、求下列函数的最大值:①23(32)(0)2y x x x =-<< ②2sin cos (0)2y x x x π=<<解析:①30,3202x x <<->∴,∴23(32)(0)(32)2y x x x x x x =-<<=⋅⋅-3(32)[]13x x x ++-≤=,当且仅当32x x =-即1x =时,“=”号成立,故此函数最大值是1。
利用均值不等式求最值的方式均值不等式a b ab a b +≥>>200(,,当且仅当a =b 时等号成立)是一个重要的不等式,利用它能够求解函数最值问题。
关于有些题目,能够直接利用公式求解。
可是有些题目必需进行必要的变形才能利用均值不等式求解。
下面是一些经常使用的变形方式。
一、配凑1. 凑系数例1. 当04<<x 时,求y x x =-()82的最大值。
解析:由04<<x 知,820->x ,利用均值不等式求最值,必需和为定值或积为定值,此题为两个式子积的形式,但其和不是定值。
注意到2828x x +-=()为定值,故只需将y x x =-()82凑上一个系数即可。
y x x x x x x =-=-≤+-=()[()]()821228212282282· 当且仅当282x x =-,即x =2时取等号。
因此当x =2时,y x x =-()82的最大值为8。
评注:此题无法直接运用均值不等式求解,但凑系数后可取得和为定值,从而可利用均值不等式求最大值。
2. 凑项例2. 已知x <54,求函数f x x x ()=-+-42145的最大值。
解析:由题意知450x -<,第一要调整符号,又()42145x x --·不是定值,故需对42x -进行凑项才能取得定值。
∵x x <->54540, ∴f x x x x x ()()=-+-=--+-+42145541543 ≤---+=-+=2541543231()x x ·当且仅当54154-=-x x,即x =1时等号成立。
评注:此题需要调整项的符号,又要配凑项的系数,使其积为定值。
3. 分离例3. 求y x x x x =+++-271011()≠的值域。
解析:此题看似无法运用均值不等式,不妨将分子配方凑出含有(x +1)的项,再将其分离。
y x x x x x x x x =+++=+++++=++++227101151411415()()() 当x +>10,即x >-1时y x x ≥+++=214159()·(当且仅当x =1时取“=”号)。
用均值不等式求最值的方法和技巧一、几个重要的均值不等式①,、)(222222R b a b a ab ab b a ∈+≤⇔≥+当且仅当a = b 时,“=”号成立; ②,、)(222+∈⎪⎭⎫ ⎝⎛+≤⇔≥+R b a b a ab ab b a 当且仅当a = b 时,“=”号成立; ③,、、)(33333333+∈++≤⇔≥++R c b a c b a abc abc c b a 当且仅当a = b = c 时,“=”号成立;④)(3333+∈⎪⎭⎫ ⎝⎛++≤⇔≥++R c b a c b a abc abc c b a 、、 ,当且仅当a = b = c 时,“=”号成立. 注:① 注意运用均值不等式求最值时的条件:一“正”、二“定”、三“等";② 熟悉一个重要的不等式链:ba 112+2a bab +≤≤≤222b a +。
一、拼凑定和通过因式分解、纳入根号内、升幂等手段,变为“积”的形式,然后以均值不等式的取等条件为出发点,均分系数,拼凑定和,求积的最大值。
例1 (1) 当时,求(82)y x x =-的最大值.(2) 已知01x <<,求函数321y x x x =--++的最大值.解:()()()()()()222111111y xx x x x x x =-+++=+-=+-()()311111322241422327x x x x x x ++⎛⎫++- ⎪++=•••-≤=⎪ ⎪⎝⎭。
当且仅当112x x +=-,即13x =时,上式取“=".故max 3227y =。
评注:通过因式分解,将函数解析式由“和"的形式,变为“积”的形式,然后利用隐含的“定和”关系,求“积"的最大值。
例2 求函数)2101y xx x =-<<的最大值。
解:()()2242214122x x y x x x =-=•••-。
均值不等式求最值策略应用平均值不等式求最值时,要把握平均值不等式成立的三个条件“一正二定三相等”。
忽略了任何一个条件,就会导致解题失败,若出现问题,又怎样另辟蹊径,寻求新方法来求最值呢?本文提出一些思路。
1. 调整符号,化负为正,使之适合“一正”条件,过第一关例1. 已知45<x ,求函数54414-+-=x x y 的最值。
解:因为45<x 所以054<-x故045>-x 所以54414-+-=x x y 0454)45(24]454)45[(4=-⋅--≤-+--=xx xx 当且仅当x x 45445-=-,即47=x 或43=x 时,等号成立,但4547>不合条件,舍去,故当43=x 时,0max =y 2. 拆添配凑,变动为定,使之适合“二定”条件,过第二关利用均值不等式求最值,变形构造出“定值”是难点,其方法如下:(1)变形法例2. 求函数)(1222R x x x y ∈++=的最小值。
解:因为R x ∈ 所以0112>≥+x故11111)1(2222+++=+++=x x x x y 2111222=+⋅+≥x x 当且仅当11122+=+x x ,即0=x 时,2min =y(2)配凑法 例3. 已知3>x ,求函数382-+=x x y 的最小值。
解:因为3>x 则有038062>->-x x ,所以63862382+-+-=-+=x x x x y 14638)3(22638)3(2=+-⋅-≥+-+-=x x x x 当且仅当38)3(2-=-x x ,即5=x 时,14min =y3. 分离常数(1)拆项法 例4. 当1->x 时,求1132++-=x x x y 的最小值。
解:因为1->x所以01>+x 所以15)1(5)1(2+++-+=x x x y552515)1(2515)1(-=-+⋅+≥-+++=x x x x 当且仅当5)1(2=+x ,即15-=x 取等号 另一解151-<--=x (舍去) 所以552min -=y(2)倒数法例5. 若0>x ,求函数12++=x x x y 的最大值。
利用均值不等式求最值的方法均值不等式a b ab a b +≥>>200(,,当且仅当a =b 时等号成立)是一个重要的不等式,利用它可以求解函数最值问题。
对于有些题目,可以直接利用公式求解。
但是有些题目必须进行必要的变形才能利用均值不等式求解。
下面是一些常用的变形方法。
一、配凑1. 凑系数例1. 当04<<x 时,求y x x =-()82的最大值。
解析:由04<<x 知,820->x ,利用均值不等式求最值,必须和为定值或积为定值,此题为两个式子积的形式,但其和不是定值。
注意到2828x x +-=()为定值,故只需将y x x =-()82凑上一个系数即可。
y x x x x x x =-=-≤+-=()[()]()821228212282282· 当且仅当282x x =-,即x =2时取等号。
所以当x =2时,y x x =-()82的最大值为8。
评注:本题无法直接运用均值不等式求解,但凑系数后可得到和为定值,从而可利用均值不等式求最大值。
2. 凑项例2. 已知x <54,求函数f x x x ()=-+-42145的最大值。
解析:由题意知450x -<,首先要调整符号,又()42145x x --·不是定值,故需对42x -进行凑项才能得到定值。
∵x x <->54540, ∴f x x x x x ()()=-+-=--+-+42145541543 ≤---+=-+=2541543231()x x ·当且仅当54154-=-x x,即x =1时等号成立。
评注:本题需要调整项的符号,又要配凑项的系数,使其积为定值。
3. 分离例3. 求y x x x x =+++-271011()≠的值域。
解析: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 +1)的项,再将其分离。
y x x x x x x x x =+++=+++++=++++227101151411415()()() 当x +>10,即x >-1时y x x ≥+++=214159()·(当且仅当x =1时取“=”号)。
均值不等式求最值的十种方法————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:用均值不等式求最值的方法和技巧一、几个重要的均值不等式①,、)(222222R b a b a ab ab b a ∈+≤⇔≥+当且仅当a = b 时,“=”号成立; ②,、)(222+∈⎪⎭⎫ ⎝⎛+≤⇔≥+R b a b a ab ab b a 当且仅当a = b 时,“=”号成立; ③,、、)(33333333+∈++≤⇔≥++R c b a c b a abc abc c b a 当且仅当a = b = c 时,“=”号成立;④)(3333+∈⎪⎭⎫ ⎝⎛++≤⇔≥++R c b a c b a abc abc c b a 、、 ,当且仅当a = b = c 时,“=”号成立.注:① 注意运用均值不等式求最值时的条件:一“正”、二“定”、三“等”;② 熟悉一个重要的不等式链:ba 112+2a bab +≤≤≤222b a +。
一、拼凑定和通过因式分解、纳入根号内、升幂等手段,变为“积”的形式,然后以均值不等式的取等条件为出发点,均分系数,拼凑定和,求积的最大值。
例1 (1) 当时,求(82)y x x =-的最大值。
(2) 已知01x <<,求函数321y x x x =--++的最大值。
解:()()()()()()222111111y xx x x x x x =-+++=+-=+-()()311111322241422327x x x x x x ++⎛⎫++- ⎪++=•••-≤=⎪ ⎪⎝⎭。
当且仅当112x x +=-,即13x =时,上式取“=”。
故max 3227y =。
评注:通过因式分解,将函数解析式由“和”的形式,变为“积”的形式,然后利用隐含的“定和”关系,求“积”的最大值。
例2 求函数()22101y xx x =-<<的最大值。
用均值不等式求最值的方法和技巧均值不等式是求函数最值的一个重要工具,同时也是高考常考的一个重要知识点。
下面谈谈运用均值不等式求解一些函数的最值问题的方法和技巧。
一、几个重要的均值不等式 ①,、)(222222R b a b a ab ab b a ∈+≤⇔≥+当且仅当a = b 时,“=”号成立; ②,、)(222+∈⎪⎭⎫ ⎝⎛+≤⇔≥+R b a b a ab ab b a 当且仅当a = b 时,“="号成立; 注: 注意运用均值不等式求最值时的条件:一“正”、二“定”、三“等";二、用均值不等式求最值的常见的方法和技巧1、求两个正数和的最小值。
例1、求函数1(1)2(1)y x x x =+>-的最小值. 11(1)(1)1112(1)2(1)y x x x x x =+>=-++≥=--1(1)(1)1""2(1)21x x x x -=>=+=-当且仅当,即时,成立,。
2、求几个正数积的最大值。
例2、求下列函数的最大值:① 3(32)(0)2y x x x =-<< ②22sin cos (0)2y x x x π=<< 2112329(32)2(32)2228332,""298x x y x x x x x x x +-⎛⎫=-=⋅-≤= ⎪⎝⎭=-==①当且仅当即时,成立,故此函数的最大值是 。
2222222sin cos 1sin cos (0)224sin cos (0),""2414x x y x x x x x x x πππ⎛⎫+=<<≤= ⎪⎝⎭=<<==当且仅当即时,成立,故此函数的最大值是②。
3、 用均值不等式求最值等号不成立.例3、若x 、y +∈R ,求4()f x x x =+)10(≤<x 的最小值。
(导数法)由4()f x x x =+得24()1f x x '=-,当(0,1]x ∈时,24()10f x x '=-<,则函数4()f x x x=+在(0,1]上是减函数。
用均值不等式求最值的类型及方法均值不等式是基本不等式之一,常用于寻找函数最值。
一般来说,使用均值不等式求最值的方法可以分为以下几种类型。
一、切分法:切分法的思路是将原函数分割成若干个子函数,并通过均值不等式来确定这些子函数的最值,最后通过求和或求积的方式得到原函数的最值。
常用的方法有以下几种:1.等量切割法:将原函数的定义域分割为若干等距的小区间,然后对每个小区间内的子函数应用均值不等式,求得每个小区间的函数最值,最后通过求和或求积得到原函数的最值。
2.不等量切割法:将原函数的定义域按照实际情况进行分割,使得函数在每个小区间上的性质较为简单,然后对每个小区间内的子函数应用均值不等式,求得每个小区间的函数最值,最后通过求和或求积得到原函数的最值。
二、二次函数法:二次函数法的思路是将原函数通过二次函数的形式进行逼近,然后使用二次函数的性质求得原函数的最值。
常用的方法有以下几种:1.利用平均值定理:原函数的图像与二次函数的图像在一点处相切,通过求解相切点的横坐标,可以得到原函数的最值。
2.利用顶点性质:原函数的图像与二次函数的图像的顶点相对应,通过求解顶点的横坐标,可以得到原函数的最值。
三、积分法:积分法的思路是将原函数表示为一个积分的形式,然后利用积分的性质和均值不等式求得原函数的最值。
常用的方法有以下几种:1.利用积分的几何意义:将原函数表示为一个曲线的长度或面积,然后利用均值不等式求得原函数的最值。
2.利用积分的均值定理:将原函数表示为一个函数在一定区间上的平均值与变化量之积,然后利用均值不等式求得原函数的最值。
四、极限法:极限法的思路是将原函数表示为一个极限的形式,然后利用极限的性质和均值不等式求得原函数的最值。
常用的方法有以下几种:1.利用函数极限的定义:通过对原函数的极限进行变形,然后利用均值不等式求得变形后函数的最值,再通过极限的性质得到原函数的最值。
2.利用函数导数的定义:通过对原函数的导数进行变形,然后利用均值不等式求得变形后函数的最值,再通过导数的性质得到原函数的最值。
均值不等式求最值的6种常用方法一、均值不等式常用的结论1、如果,R a b ∈,那么222a b ab +≥(当且仅当a b =时取等号“=”)推论:22ab 2a b +≤(,R a b ∈)2、如果0a >,0b >,则2a b ab +≥,(当且仅当a b =时取等号“=”).推论:2ab ()2a b +≤(0a >,0b >);222()22a b a b ++≥ 3、2220,0)1122a b a b ab a b a b++≤≤≤>>+ 二、利用均值不等式求最值时,要注意其必须满足的三个条件: (1)“一正”就是各项必须为正数;(2)“二定”就是要求和的最小值,必须把构成和的二项之积转化成定值;要求积的最大值,则必须把构成积的因式的和转化成定值;(3)“三相等”是利用均值不等式求最值时,必须验证等号成立的条件,若不能取等号则这个定值就不是所求的最值,这也是最容易发生错误的地方. 三、利用均值不等式求最值的方法1、直接法:条件和问题间存在均值不等式的关系2、配凑法:凑出“和为定值”或“积为定值”,直接使用均值不等式。
3、代换法:代换法适用于条件最值中,出现分式的情况类型1:分母为单项式,利用“1”的代换运算,也称乘“1”法; 类型2:分母为多项式时方法1:观察法 适合与简单型,可以让两个分母相加看是否与给的分子型成倍数关系; 方法2:待定系数法,适用于所有的形式,如分母为34+a b 与3+a b ,分子为2+a b ,设()()()()2343343+=+++=+++a b a b a b a b λμλμλμ∴31432+=⎧⎨+=⎩λμλμ,解得:1525⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩λμ4、消元法:当题目中的变元比较多的时候,可以考虑削减变元,转化为双变量或者单变量问题。
5、构造不等式法:寻找条件和问题之间的关系,通过重新分配,使用均值不等式得到含有问题代数式的不等式,通过解不等式得出范围,从而求得最值。