利用均值不等式求最值的方法

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

均值不等式 < style='width:141.75pt; > 當(dāng)且僅當(dāng)a=b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(jìn)行必要的變形才能利用均值不等式求解。下面是一些常用的變形。

一、配湊

1. 湊系數(shù)

例1. 當(dāng)< style='width:46.5pt;'> 時,求 的最大值。

解析:由< style='width:46.5pt;'> 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

當(dāng)且僅當(dāng) ,即x=2時取等號。

所以當(dāng)x=2時, 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(jìn)行湊項才能得到定值。

當(dāng)且僅當(dāng) 時等號成立。

評注: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

例3. 求 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(x+1)的項,再將其分離。

當(dāng) ,即 時

,即 時

的值域為 。

評注:分式函數(shù)求最值,通常化成 ,g(x)恒正或恒負(fù)的形式,然后運用均值不等式來求最值。

二、整體代換

例4. 已知 ,求 的最小值。

解法1:不妨將 乘以1,而1用a+2b代換。

當(dāng)且僅當(dāng) 時取等號,由

即 時, 的最小值為 。

解法2:將 分子中的1用

評注:本題巧妙運用“1”的代換,得到 與 的積為定值,即可用均值不等式求得 的最小值。

三、換元

例5. 求函數(shù) ,則 時,

當(dāng)且僅當(dāng) ,即 。

評注: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

例6. 求函數(shù) 的和為定值。

當(dāng)且僅當(dāng) 。

評注: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。

[練一練]

1. 若 的最大值。

2. 求函數(shù) 的最小值。

3. 求函數(shù) 的最小值。

4. 已知 ,且 ,求 的最小值。

參考答案:1. 2. 5 3. 8 4.



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