一道二元最值问题的多角度尝试与探究

来源 :数理化学习·高一二版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuzhiqing1984
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  对问题进行多角度、多方位的分析,探究通性通法,可以拓展学生的思路,优化学生的思维品质,培养创新与探究的意识,提高分析问题和解决问题的能力.二元函数的最值问题是高考的热点,也是难点.下面是笔者在高三复习教学中遇到的一道试题.
  
  已知x,y∈R,则
  (x+y)2+(x-1 y-1)2的最小值为()
  (A) 1 4(B) 1 2(C) 2 2(D) 22
  
  
  本文从多个角度分析与归纳,充分挖掘试题的价值与内涵,得到该题三种不同的解法,颇感受益,现整理出来,以飨读者.
  
  一、转换视角——函数法
  
  考虑到目标代数式中含有两个变元,不妨把其中一个变元x设为主元,另一个变元
  y视为常量,使其相对“固定”,从而将问题转化为关于x的函数的最值问题来求解.
  
  解法1:记f (x)=(x+y)2+(x-1 y
  -1)2
  ,x∈R,则
  f ′(x)=2(x+y)+2(x-1 y-1),
  令f ′(x)=0,得
  x=1 y+1-y 2
  , 于是当x<
  1 y+1-y 2
  时,
  f ′(x)<0;
  
  x>1 y+1-y 2
  时,
  
  f ′(x)>0
  .从而当
  
  x=1 y+1-y 2时,
  
  f (x)min
  =f(1 y+1-y 2)=
  
  (y+1 y+1)2 2
  .又
  
  |y+1 y|=|y|+|1 y|≥2
  (当且仅当|y|=1时取“=”号), 从而
  y+1 y≥2
  或y+1 y≤-2,即
  1+y+1 y≥3
  或
  1+y+1 y≤-1
  .从而
  (y+1 y+1)2≥1
  即
  
  (y+1 y+1)2 2
  ≥1 2
  (当且仅当y=-1时取“=”号).于是,当且仅当
  y=-1
  且x=1 2时,[(x+y)2+(x-1 y-1)2]
  
  min=1 2,故选(B).
  
  评注:通过转换视角将二元(多元)最值问题转化为关于某一变元的函数最值来求解,即将其中一个变元视为主元,其余的视为辅元,是我们处理二元(多元)最值问题的常见解题套路.
  
  二、转化——联系均值不等式
  
  通过对目标代数式进行结构形式上的特征分析——平方和,且
  
  x+y与
  
  x-1 y-1中x的系数相同,联想到重要均值不等式
  
  a2+b2 2≥(a+b 2)2
  (当且仅当a=b时取“=”号),可对目标代数式作适当变形后,利用不等式求解.
  
  解法2:
  (x+y)2+(x-1 y-1)2=
  (x+y)2+(1 y+1-x)2≥
  
  [(x+y)+(1 y+1-x)]2 2
  
  =(y+1 y+1)2 2
  (当且仅当x+y=1 y+1-x时取“=”号).又
  
  |y+1 y|=|y|+|1 y|≥2
  (当且仅当|y|=1时取“=”号),得
  
  y+1 y≥2或y+1 y≤
  -2,即
  
  1+y+1 y≥3或
  
  1+y+1 y≤-1,于是
  
  (1+y+1 y)2≥1,即
  
  (y+1 y+1)2 2≥1 2(当且仅当y=-1时取“=”号),因此
  (x+y)2+(x-1 y-1)2≥
  
  (y+1 y+1)2 2
  ≥1 2
  (当且仅当x=1 2且y=-1时取“=”号),
  
  故选(B).
  
  评注:着重于目标代数式结构形式上的特征分析,探究其本质,是问题求解的着眼点.通过对目标代数式的适当变形后应用均值不等式,从而很好的实现了变元的消减,化解了问题求解的难度,但值得注意的是在两次使用基本不等式过程中,只有当等号同时成立,最终才能取到最值.
  
  三、数形结合——几何法
  
  依据目标代数式的结构特点——平方和,联想到平面内两点间的距离公式,可利用目标代数式的几何意义,数形结合处理.
  
  解法3:易知:
  (x+y)2+(x-1 y-1)2
  可看作平面内A(x,x-1)、B(-y,1 y)两点间距离的平方,又由
  A、B两点坐标可知:点A在直线y=x-1上,点B在曲线
  
  g(x)=-1 x上,于是:由直
  线
  
  y=x-1与函数
  
  g(x)=-1 x图象间的位置关系知:(如图1所示)当
  
  l0∥l且与曲线g(x)相切时,切点P到直线y=x-1的距离d为A、B两点间距离的最小值.设
  P(x0,y0),则
  
  g′(x0)=0,即
  
  1 x20=1,又由图知
  x0>0,所以x0=1,y0=-1,即
  
  P(1,-1).于是:
  d=1 2
  =2 2
  ,从而d2=1 2,即
  [(x+y)2+(x-1 y-1)2]min
  =1 2
  ,故选(B).
  
  评注:利用目标代数式的几何意义,以形解数是二元(多元)最值问题的有效处理手段.该做法直观形象,简捷高效,值得提倡与掌握.因此,在平时的教学中要多注意这方面的训练与培养.
  
  通过对以上具有较强示范性和代表性的问题进行多角度的尝试和探究,我们看到了在求解二元(多元)最值问题中,抓住题设条件及目标式进行形式结构上的特征分析,适当变形,合理联想与转化是解题的关键,归纳了函数法、不等式法、数形结合法等基本策略.感悟方法的产生,既激发了学生的兴趣,促进了学生知识结构与方法体系的不断完善,又开发了学生的潜力,培养了学生创新与探究的精神,提高了思维能力和解决问题的能力,能够更好的完善教学目标.
  
其他文献
随着我国互联网技术的快速发展,我国在对大学生进行思想政治教学过程中,大数据所提供的资料相对比较丰富,同时还要具有及时性.目前,我国大学生的思想政治教育面临着严峻的挑
随着我国科学技术的不断进步,多媒体技术也逐渐的被应用在课堂教学过程中.本文就针对多媒体技术在教学中存在的问题进行分析,同时提出了运用多媒体技术提高高校英语课堂的教
讲评课是发挥学生主体作用的有效途径,讲评中需要重视统计分析,设计好讲评内容和程序;指导学生自评自析,并预先自我订正;采取互评式、讨论式甚至辩论式教法;重视变式训练,做
有效教学是指教师遵循教学活动的客观规律,以尽可能少的时间、精力和物力投入,取得尽可能多的教学效果,从而实现特定的教学目标,满足社会和个人的教育价值需求.   一、有效教学实施的必要性   学生的精力是有限的,教师也不是可以无限付出和燃烧的蜡烛.有效教学要求在师生共在的教学活动中(如,课堂),师生双方的活动最大限度地指向教学内容,呈现教学内容和完成世界融合的时间尽可能的缩短;在教师淡出教学活动的后续
目的:脑出血是一种严重的神经系统疾病。脑出血时机体内发生了复杂的病理生理变化,在神经肽的分泌和释放方面也发生了变化,且进一步影响到血管的收缩和舒张,以及对脑细胞神经
目的:1.了解福州市临床分离的耐碳青霉烯类不动杆菌耐药性的产生与B类和D类碳青霉烯酶之间的关系。2.探讨A类碳青霉烯酶、外膜孔蛋白和外排泵在携带NDM-1型基因的耐碳青霉烯类不动杆菌中的作用。3.研究NDM-1、NDM-6及NDM-9型酶对亚胺培南的水解能力。4.研究福州市临床分离的耐碳青霉烯类不动杆菌的分子流行病学特点。方法:1.收集2010年9月~2014年8月福州市临床分离的391株非重复的
粮油作物 水稻 立夏前插完绿肥田、冬闲田的双季早稻;5月15日前抢插小麦、油菜田的三熟制早稻;中稻移栽;早中稻追肥,化学除草,浅0 露田促分蘖,防御5月低温,5月卜旬晒田控苗
目的本研究通过检测在AGEs环境中人脐静脉内皮细胞株EA.hy926、RPE细胞株ARPE-19以及DM大鼠视网膜中PGC-1α、VEGF、及EGR-1的表达变化,探究PGC-1α在糖尿病视网膜病变发生发
江苏凤凰少年儿童出版社2015年1月出版,荣登《中国新闻出版报》3月优秀.畅销书榜被评为201 5年度凤凰好书、苏版好书入围“2015年度中国好书”终评入选国家新闻出版广电总局
期刊
研究表明,减少生育前期1/3左右的氮或氮、钾施用量对两系杂交稻N31S/P40(F_1)穗粒数影响很小.但增加生育后期的氮或氮、钾追施比例可明显提高结实期的叶片光合速率、根系活力和干物质生产,结实