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处理多元函数最值问题的几种常见方法

2017-09-08展晨

文理导航·教育研究与实践 2017年9期
关键词:二次方程消元式子

展晨

纵观各级高考模拟试题,竞赛试题中,多元函数最值问题屡见不鲜,多元函数问题在高等数学中非常常见,但如何用初等数学的知识处理这部分内容,是目前高考形势下值得研究的一类问题,下面以以2014年高考辽宁卷理科16题为例,谈谈这类问题适合高中生学习的几种解法。

对于c>0,当非零实数a,b满足4a-2ab+4b-c=0且使2a+b最大時,-+的最小值为 。

本题是一个求三元函数最值的问题。通常情况下,消元是处理多元问题最基本的方法。分析题干可以得出,问题中的最小值是在一个三元方程中,目标函数取得最大值这个条件下去求,解题的方向可以考虑寻求2a+b最大时a,b,c之间的关系,将三元函数的最值转化为求一元函数的最值问题。

解法一:基本不等式法

考虑将三元方程利用基本不等式化为含有2a+b的形式,根据等号成立的条件去寻求a,b,c之间的关系。

以下同解法一。

多元问题,字母多,式子复杂,一般来说,消元是解决此类问题首选的方法,上述解法中,找a,b,c的关系,换元,代入等方法都体现了消元的思想,但本题的入口较宽,几种解法的出发点不尽相同,方程4a-2ab+4b-c=0实际上也可以看成关于a,b的二次方程,因为-2ab这一项的存在,加大了题目的难度,如果改编成无ab项的二次方程,题目就成为了一道基础题,可以用解析几何等知识轻松解决。处理-2ab时有两种思路,一是先凑成(2a+b),剩余的3b(2a-b)可根据基本不等式凑成含有(2a+b)的形式,需要熟练掌握配凑式子的系数,这就是解法一;二是根据ab的系数直接整理出(2a+),剩余的式子也是一个平方的形式,接下来可以选择三角换元,柯西不等式等方法,选择柯西不等式对考生处理式子的能力要求较高;解法四是考生最容易想到的,整个过程中通过整体代入先求得了最大值,再根据最大值求得a,b,c之间的关系,从而达到消元的目的,解法自然,无需过多的技巧。

本题消元的过程中,体现了几个常见的数学策略,一是解题时要观察题目中条件的特异性和方向性,如本题的方程4a-2ab+4b-c=0是一个二次方程,就可以联想到解决二次方程问题的几种思路,而2a+b取得最大值为解题提供了思考的方向;二是要善于建立不同知识之间的联系,根据不同知识的运用特点,选择解题的方向。endprint

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