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这三种条件下的二元代数式最值问题,你会了吗?

 周原樵翁 2019-11-01


今天算是正式结束了上课的日子,突然就感觉无聊了。

翻了翻自己的学习笔记,便又整理了下这个题。

确实,二元代数式的最值,也算是常考题型了,觉得还是有必要再熟悉下的。



01

直线型条件



题目特征

这种给出ax+by+c=0型条件等式,消元应该是挺方便的。但如果观察目标的结构,觉得又与圆或两点间距离或多或少有一点关系。

便有了下面的解法。



思路分析

多元问题一元化处理,是解决这类问题最根本的思路了。而条件中的二元一次方程,就可以很方便地让我们达到消元的目的。


思路分析

解决二元代数式的最值问题,有一种解法常被叫作叫“万能K法”。其实,这种方法基本思想还是消元了,只不过利用了整体替换的思想,但把代数式变为等式以后,问题就变成了方程组有解的问题。

记得高一讲分式型函数值域时,这种解法一般叫“判别式法”。

当然,如果变量x,y给出了一定的范围,可能还是需要验证下的。


思路分析

如果从目标的“平方和”特征看,我们其实就是想由条件求出一个圆的半径大小,当然最好的方式 ,就是考虑圆的参数方程了。

所以说,“看到平方和,要想三角换元“,应该是比较明智的。


思路分析

当然,平方和的问题也可以看成两点间的距离。

其实,在代数中能够表示距离的式子是不多的,记得最常见的当是平方和和绝对值了


思路分析

相信不少同学都记得'遇到连比就设k”这句口头禅吧?

涉及比值问题,通过设k的作法,其实也只是消元的一种形式,我们姑且叫作换元消元,就记得均值代换就是一种最常见的换元消元了。

当然,换成k还是t,这是无伤大雅的。



02

椭圆型条件



思路分析

条件式为二元二次方程,因为平方项系数均为正,其图象为椭圆,这种形式的条件称为椭圆型。显然该形式下直接消元是不现实的



思路分析

因为目标式为一次式,所以考虑一次式便 于消元的特征,就可以考虑用判别式法了。


思路分析

一般而言,但凡是二次项系数同号的二元二次式,总是可以通过一定的手段进行三角换元的。这里就利用了配方后的平方和特征进行了三角换元,应该也是一种常规换元了。

思路分析

其实,如果认真观察条件和结论的关系,还是能找到它们之间的联系的,就象这个解法一样了。只是如果条件中的平方项部分不能变成目标式的话,基本不等式也就无能为力了。

所以,还是前面的基本方法更靠谱点。


思路分析

此题的条件式还算是比较理想的,但因目标式为分式,且为真分式,采用三角换元法处理,计算量显然过大了。因此,如何沟通条件和结论,是本题得以突破的关键。



思路分析

本题通过分式裂项的逆向变换,将最简分式化为假分式,并通过配凑构造基本不等式的条件,从而得到条件式的作法,很是巧妙。但要注意的是,因x、y满足的等式有三个,很可能会发生冲突,因此这种解法虽妙,但不具备一般性哦。

但实在走投无路时,这种变形的技巧,不妙可以考虑试一试的。


思路分析

本题形式和例3相同,当然首先考虑了例3的解法,但预言成真,真的发生矛盾了。因此又考虑了下另外一种构造构造。



思路分析

其实,说到基本不等式的使用,也确实是挺让人费神的,单是构造取等的条件,就是一个技术活,何况还是兼顾几个条件呢。所以,这种解法供借鉴吧,实在没有办法了,就考虑下。



03

双曲型条件



思路分析

本题条件式通过化简后,为双曲函数,其图像为双曲线,但也是一种常见形式了。通过不同的理解,而得到的不同处理方式,在代数变形中也是具有很强的可借鉴性的。



思路分析

因为条件式中变量x,y均以一次的形式出现,是可以很方便的利用代入法进行消元的。所以,消元法便成为了首选。


思路分析

还是整体替换,依然是判别式法,这种化代数式为方程的思路,在很多时候,确实都是简洁易行的。所以我说,如果实在是没有好的代数变形的手段了,那就万能k法吧。

毕竟,方程总归是要好处理点。


思路分析

这里的基本不等式,其实是不具备一般性的。此题还是因为条件等式的左边和目标式完全相同,才能进行下去的,巧合的因素就多了些。所以,不借鉴也罢了。


思路分析

是不是有点线性规划的感觉了呢?确实,线性规划这个东西,很多时候稍不留心就变成了一般的数形结合了。

所以关于二元代数式的最值问题,常见的就是三种思路:消元、线性规划和基本不等式。


思路分析

这个等积代换,和前面的等比代换差不多。其实说白了,这两种变换,就是我们最熟悉的正比例函数和反比例函数的延续了。但确实也是我们处理二元代数式最常用的一种手段了。毕竟,站在消元的角度,还是挺方便的。


思路分析

此题条件式中平方项系数正负相反,一般来说它的图像应该是双曲线了。因为条件式不能配成平方和的形式,所以这种式子的处理确实是难了点。



思路分析

如果条件式无从下手,目标式当然就是我们要首先瞄准的。

目标代数式既然是平方和特征,当然就可以考虑三角换元了。所以,关于三角换元这种方法,好象确实是无处不在,我们是要引起足够重视的。


思路分析

但这种条件式有一种常见的处理方式 ,就是部分分解因式。如果这种双曲条件式可以按照上面的方式因式分解的话,作等积变换也确实还是比较方便的。

来源:素人素言(ID:Pengxidong666),作者:彭西东;如存在文章/图片/音视频使用不当的情况,或来源标注有异议,请联系微信:ABC-shuxue处理。

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