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名师系列 | 妙用均值不等式的八类配凑方法

 Hi老刘老师 2019-08-17


作者简介:
林明成,中学数学教师,任教于四川省苍溪中学,主要研究高考试题,高中数学课堂教学,累计发文一百多篇。

注:本文节选自《中学数学研究》2009年第6期。

 试题分析

利用均值不等式求最值或证明不等式是高中数学的一个重点。在运用均值不等式解题时,我们常常会遇到题中某些式子不便于套用公式,或者不便于利用题设条件,此时需要对题中的式子适当进行配凑变形。均值不等式等号成立条件具有潜在的运用功能。以均值不等式的取等条件为出发点,为解题提供信息,可以引发出种种配凑方法。笔者把运用均值不等式的配凑方法概括为八类。
题型一:
配凑定和
通过因式分解、纳入根号内、升幂等于段,变为 “积” 的形式,然后以均值不等式的取等条件为出发点,均分系数, 配凑定和,求积的最大值。

例题01

数学第六感

评注:通过因式分解,将函数解析式由 “ 和” 的形式,变为“积” 的形式,然后利用隐含的“定和” 关系,求“积” 的最大值。

例题02

数学第六感

评注:将函数式中根号外的正变数移进根号内的目的是集中变元,为“配凑定和” 创造条件。

例题03

数学第六感

题型二:
配凑定积

通过裂项、分子常数化、有理代换等手段,变为“和” 的形式,然后以均值不等式的取等条件为出发点,配项凑定积,创造运用均值不等式的条件。

例题04

数学第六感

评注:有关分式的最值问题,若分子的次数高于分母的次数,则可考虑裂项,变为和的形式,然后配凑定积”,往往是十分方便的。

例题05

数学第六感

评注:有关分式的最值问题,若分子的次数低于分母的次数,可考虑改变原式的结构,将分子化为常数,再设法将分母“配凑定积” 。

例题06

数学第六感

评注:通过有理代换,化无理为有理,化三角为代数,从而化繁为简,化难为易,创造出利用均值不等式的环境。

题型三:配凑常数降幂

例题07

数学第六感

评注:本题借助取等号的条件,创造性地使用基本不等式,简捷明了。

题08

数学第六感

题09

数学第六感


题型四:
配凑常数升幂

例题10

数学第六感

例题11

数学第六感

题型五:约分配凑

通过“1 ” 变换或添项进行配凑,使分母能约去或分子能降次。

例题12

数学第六感

例题13

数学第六感

例题14

数学第六感

题型六:
引入参数配凑
某些复杂的问题难以观察出匹配的系数,但利用“等”和“ 定” 的条件,建立方程组,解得待定系数,可开辟解题捷径。

例题15

数学第六感

题型七:引入对偶式配凑

根据己知不等式的结构,给不等式的一端匹配一个与之对偶的式子,然后 一起参与运算,创造运用均值不等式的条件。

题16

数学第六感

评注:本题通过对式中的某些元素取倒数来构造对偶式

题型八:确立主元配凑

在解答多元问题时,如果不分主次来研究,问题很难解决;如果根据具体条件和解题需要,确立主元,减少变元个数,恰当配凑,可创造性地使用均值不等式。

例题17

数学第六感

评注:变形后选择A 为主元,先把A看作常量, C看作变量,把B 、 C这两个变量集中到cos(B-C),然后利用cos(B-C)的最大值为1,将其 整体消 元,最后再回到A这个主元,变中求定。

  结束语  

本文许多貌似繁难的最值问题或不等式证明问题,运用均值不等式等号成立条件,恰当配凑,可创造性地使用均值不等式,轻松获解这种运用等号成立条件的配凑方法,既开拓了学生的思,又活跃了学生思维,培养了学生的数学能力。

   言 

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