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高中數(shù)學(xué):利用均值不等式求最值的方法

均值不等式當且僅當ab時等號成立)是一個重要的不等式,利用它可以求解函數(shù)最值問題。對于有些題目,可以直接利用公式求解。但是有些題目必須進行必要的變形才能利用均值不等式求解。

 
一、配湊
1. 湊系數(shù)
1. 時,求的最大值。
解析:由知,,利用均值不等式求最值,必須和為定值或積為定值,此題為兩個式子積的形式,但其和不是定值。注意到為定值,故只需將湊上一個系數(shù)即可。
當且僅當
,即x2時取等號。
所以當x2時,的最大值為8
小結(jié):本題無法直接運用均值不等式求解,但湊系數(shù)后可得到和為定值,從而可利用均值不等式求最大值。
2. 湊項
2. 已知
,求函數(shù)
的最大值。
解析:由題意知
,首先要調(diào)整符號,又
不是定值,故需對
進行湊項才能得到定值。
當且僅當
,即
時等號成立。
小結(jié):本題需要調(diào)整項的符號,又要配湊項的系數(shù),使其積為定值。
3. 分離
3. 
的值域。
解析:本題看似無法運用均值不等式,不妨將分子配方湊出含有(x1)的項,再將其分離。
,即
(當且僅當x1時取“=”號)。
,即
(當且僅當x=-3時取“=”號)。
 
的值域為
小結(jié):分式函數(shù)求最值,通常化成
,g(x)恒正或恒負的形式,然后運用均值不等式來求最值。
二、整體代換
4. 已知
,求
的最小值。
解法1:不妨將
乘以1,而1a2b代換。
當且僅當
時取等號,由
時,
的最小值為
解法2:將
分子中的1
代換。

小結(jié):本題巧妙運用“1”的代換,得到
,而
的積為定值,即可用均值不等式求得
的最小值。
三、換元
5. 求函數(shù)
的最大值。
解析:變量代換,令
,則
t0時,y0
時,
當且僅當
,即
時取等號。
。
小結(jié):本題通過換元法使問題得到了簡化,而且將問題轉(zhuǎn)化為熟悉的分式型函數(shù)的求最值問題,從而為構(gòu)造積為定值創(chuàng)造有利條件。
四、取平方
6. 求函數(shù)
的最大值。
解析:注意到
的和為定值。
,所以
當且僅當
,即
時取等號。
小結(jié):本題將解析式兩邊平方構(gòu)造出“和為定值”,為利用均值不等式創(chuàng)造了條件。
總之,我們利用均值不等式求最值時,一定要注意“一正二定三相等”,同時還要注意一些變形技巧,積極創(chuàng)造條件利用均值不等式。

▍ 來源:綜合網(wǎng)絡(luò)

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