殊途同歸——從一道經(jīng)典的多元最值問(wèn)題說(shuō)開(kāi)

寫(xiě)在前面:

碼字不易能岩,收集不易灼舍,喜歡的話請(qǐng)點(diǎn)贊,謝謝一屋。大家喜歡的話可以關(guān)注我的微信公眾號(hào),微信搜索“總有點(diǎn)數(shù)學(xué)小感悟(lovemathmore)”袋哼,盡自己努力給大家輸出知識(shí)與能量冀墨,謝謝大家支持。

很久沒(méi)有更新了涛贯,因?yàn)楝F(xiàn)在在墨爾本交換诽嘉,剛開(kāi)始還有點(diǎn)不適應(yīng)(原諒給自己的偷懶找了一個(gè)小小的理由),但是每次寫(xiě)出來(lái)的東西一定是我自己覺(jué)得非常棒的東西,想和大家分享的東西虫腋。

如果我自己都看不過(guò)去的話骄酗,我一定不會(huì)發(fā)出來(lái),寧愿是一種荒廢或者停止更新的狀態(tài)悦冀。

每寫(xiě)一篇原創(chuàng)文章基本要花費(fèi)將近數(shù)小時(shí)的時(shí)間趋翻,從形成思路,收集資料盒蟆,整理踏烙,包括手敲數(shù)學(xué)符號(hào),排版历等,潤(rùn)色讨惩,有些情況下還要自己重新畫(huà)圖,最終還要想著怎么給大家呈現(xiàn)出來(lái)更容易理解寒屯,真的非常不容易荐捻。

這里也非常感謝那些關(guān)注我微信公眾號(hào),在我長(zhǎng)久沒(méi)有產(chǎn)出原創(chuàng)作品的情況下寡夹,依然沒(méi)有取關(guān)的小伙伴們处面,你們肯定是真愛(ài),哈哈要出,我會(huì)努力的鸳君。

先放上題目:已知a^{2}+3 b^{2}=1 ,a+3 b的最大值.

首先,全國(guó)新課標(biāo)卷地區(qū)很少考到這種題目患蹂,作為一種拓展思路的方式或颊,如果考察的話,也是作為選修4-5:不等式選講的考察內(nèi)容传于。

但是這部分內(nèi)容往往是考察絕對(duì)值不等式囱挑,包括含參數(shù)的分類討論,近十年來(lái)只有兩三年考察了這種形式的不等式求最值沼溜。

占據(jù)大多數(shù)情況的絕對(duì)之不等式考察形式:

絕對(duì)之不等式考察形式

少部分情況下多元變量不等式考察形式:

多元變量不等式考察形式

雖然考察少平挑,但是選做4-5的小伙伴也不要放松警惕。

全國(guó)新課標(biāo)卷考察不等式往往是含在函數(shù)系草,導(dǎo)數(shù)求最值的過(guò)程中通熄,一般直截了當(dāng)?shù)目疾毂容^少(除了線性規(guī)劃作為獨(dú)立考察內(nèi)容)。

視角一:柯西不等式

柯西不等式

這是我們最容易想到是一種求解思路找都,而且也可以說(shuō)是學(xué)習(xí)柯西不等式時(shí)候的一道典型例題唇辨。

(a+3 b)^{2} \leq(1+3)\left(a^{2}+3 b^{2}\right)=4

\therefore(a+3 b)_{\max }=2

這種情況下要注意等號(hào)成立的條件

非常典型的思路能耻,接下來(lái)還會(huì)有哪些視角赏枚?

視角二:參數(shù)法(三角換元)

a=\cos \alpha, b=\frac{1}{\sqrt{3}} \sin \alpha 亡驰,

a+3 b=\cos \alpha+\sqrt{3} \sin \alpha=2 \sin \left(\alpha+\frac{\pi}{6}\right)

其中\alpha=\frac{\pi}{3}+2 k \pi, k \in Z

通過(guò)換元,我們將求最值問(wèn)題轉(zhuǎn)化成為求三角函數(shù)最值的問(wèn)題饿幅,相信是大家都比較擅長(zhǎng)是做法凡辱。

而且對(duì)選考選修4-4:極坐標(biāo)與參數(shù)方程的小伙伴來(lái)說(shuō)也是一種練習(xí)。

視角三:數(shù)形結(jié)合

考慮其幾何意義栗恩,轉(zhuǎn)化為x透乾,y來(lái)看的話,

由題可知:可行域?yàn)闄E圓摄凡,目標(biāo)函數(shù)為直線续徽,

畫(huà)出圖形易得直線與橢圓相切的時(shí)候,為目標(biāo)函數(shù)的最值亲澡。

這里我們不妨看看課本中類似的題目(因?yàn)槲铱偸菑?qiáng)調(diào)回歸課本的重要性)钦扭。

這是節(jié)選自人教A版數(shù)學(xué)課本選修2-1的一道課本例題,很能說(shuō)明問(wèn)題的床绪。


人教A版數(shù)學(xué)課本選修2-1的一道課本例題

人教A版數(shù)學(xué)課本選修2-1的一道課本例題

針對(duì)這個(gè)題目客情,我們用geogebra畫(huà)圖軟件作圖。


geogebra畫(huà)圖軟件作圖

兩個(gè)相切的位置癞己,分別就是最大值和最小值所代表的位置膀斋。

這兩種方法的好處在于我不僅僅能夠求出最大值,還能夠求出最小值痹雅,也就是說(shuō)可以確定整個(gè)取值范圍仰担,是可以推廣的方法,而且聯(lián)系了三角函數(shù)和圓錐曲線的知識(shí)绩社,很棒摔蓝。

視角四:權(quán)方和不等式

可能有一些小伙伴還不知道權(quán)方和不等式,第一次聽(tīng)說(shuō)愉耙,不過(guò)沒(méi)有關(guān)系贮尉,這里我會(huì)簡(jiǎn)單介紹一下這個(gè)不等式,可以簡(jiǎn)單理解為柯西不等式的一種變形朴沿,以后有機(jī)會(huì)的話我會(huì)專門(mén)拿出來(lái)寫(xiě)一篇文章深入講解一下猜谚。

首先,我們根據(jù)柯西不等式知道:
(a c+b d)^{2} \leq\left(a^{2}+b^{2}\right)\left(c^{2}+d^{2}\right)
對(duì)柯西不等式變形赌渣,有
\left(\frac{a^{2}}{x}+\frac{b^{2}}{y}\right)(x+y) \geq(a+b)^{2}
a, b, x, y>0時(shí)魏铅,我們就有
\frac{a^{2}}{x}+\frac{b^{2}}{y} \geq \frac{(a+b)^{2}}{x+y}
當(dāng) \frac{a}{x}=\frac{y}時(shí)坚芜,等號(hào)成立沦零。

這就是我們今天要講的權(quán)方和不等式。

利用權(quán)方和不等式可以巧妙的解決一些多元最值問(wèn)題货岭。我們就從今天這個(gè)題目來(lái)說(shuō)明權(quán)方和在求最值中的應(yīng)用路操。

\frac{(a+3 b)^{2}}{a^{2}+3 b^{2}} \leq \frac{(a)^{2}}{a^{2}}+\frac{(3 b)^{2}}{3 b^{2}}=4 \therefore(a+3 b)_{\max }=2

有沒(méi)有感覺(jué)非常快速并且好用千贯,哈哈哈屯仗,開(kāi)心。

附上練習(xí)

最后大家拿下面這個(gè)題目練一下手就可以啦搔谴。
已知x>0, y>0 ,x+y=1 ,\frac{1}{x^{2}}+\frac{8}{y^{2}}的最小值為_(kāi)_________________.
答案:27

完美結(jié)束魁袜。
如果大家看完這篇文章,能有很大的收獲敦第,我就開(kāi)心啦峰弹。希望大家喜歡,更多文章敬請(qǐng)期待芜果。

END

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