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高中數(shù)學(xué):均值定理的“湊”與“配”

 太行森林 2020-01-04
不等式中的均值定理一直是高中數(shù)學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容,同時(shí)也是高考的重點(diǎn)和熱點(diǎn),也是解決很多問題的重要工具,應(yīng)用均值定理的前提是滿足“一正、二定、三相等”,不過很多時(shí)候,題目的條件不滿足這一條件,這時(shí)就需要適當(dāng)?shù)摹皽悺迸c“配”,下面結(jié)合具體例子予以說明。
 
一、湊“正”
1. 的值域。
解:將變形為后可用基本不等式,但不清楚是否為正,因此需要討論。
由已知得
1)若,則,故,當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí),取等號。
2)若,則,故
。
,當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí),取等號。
因此,由(1)、(2)可知的值域?yàn)?/span>
本題說明“各項(xiàng)為正”這一條件的重要性,當(dāng)不確定時(shí)應(yīng)進(jìn)行分類討論。
 
二、湊、配“定值”
1. “湊”和為定值
2. 設(shè)一個(gè)圓柱的軸截面周長為l,求其側(cè)面積的最大值。
解:設(shè)圓柱底面半徑為r,高為h,側(cè)面積為S,滿足。
。
當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí),S有最大值。
對已知式子進(jìn)行恰當(dāng)?shù)摹皽悺迸c“配”,再利用基本不等式求最值,這種技巧經(jīng)常被使用。
2. “配”積為定值
3. 已知,,且,求的最小值。
解:∵
。
,,
。
當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí),取等號。
解得當(dāng),時(shí),取得最小值為16。
 
三、湊“相等”
4. 求函數(shù)的最小值。
解:
設(shè),則,此時(shí)原式可化為。
,
。
。
當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí)取等號,此時(shí),解得。
。
此題是通過加減項(xiàng)的方法配湊成基本不等式的形式,注意換元后,若對直接利用均值定理,則需滿足,即,而在時(shí),無法達(dá)到,因此需要湊配“相等”以及積為定值,方可利用均值定理。

▍ 來源:綜合網(wǎng)絡(luò)

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