分享

杨春波:一文搞定极值点偏移

 教书匠看世界 2020-07-26

【来源】解忧数学杂货店。

【说明】本文已经发过两次,现应部分读者的要求,重新刊发。

极值点偏移问题一

——对称化构造(解题方法)

三张图教你直观认识极值点偏移:

1

1

1

1

2

1

1

3

1

例题展示

点评:该题的三问由易到难,层层递进,完整展现了处理极值点偏移问题的一般方法——对称化构造的全过程,直观展示如下:


把握以上三个关键点,就可以轻松解决一些极值点偏移问题.

拓展




小结:用对称化构造的方法解决极值点偏移问题大致分为以下三步:

1

2

3

牛刀小试

极值点偏移问题二

——函数的选取(操作细节)

例题展示





点评


点评






注1

注2






思考:上一讲极值点偏移问题(1)中练习1应该用哪一个函数来做呢?


极值点偏移问题三

——变更结论(操作细节)

例题展示

解法一(换元法)


解法二(加强命题)




剧透:下一讲中我们还会给出这道题的第三种证法.

能否将双变量的条件不等式化为单变量的函数不等式呢?

答案是肯定的,以笔者的学习经验为线索,我们先看一个例子.

引例

证明

发现

能否一开始就做这个代换呢?


                 

         这样一种比值代换在极值点偏移问题中也大有可为.

         下面就用这种方法再解前面举过的例子.

再解例13

再解例3

再解练习1

再解例4

再解例5

再解例7

再解例8


行文至此,相信读者已经领略到比值代换的威力.用比值代换解极值点偏移问题方便、快捷,简单得很.只需通过一个代换就可双元单元,变为单变量的函数不等式,可证.那是不是可以就此忘掉前面三讲的内容呢?只需比值代换,就可偏移无忧?

这里,笔者必须指出,前面再解的过程中有意地略去了一些例子(不知细心的你是否发现),这就补上,请读者明察.







再解例2











再解例6











再解练习2







这是比值代换的败笔,又是最精彩之处.没有任何一种方法是万能的,我们不仅要熟悉它的优势,熟练它的操作,还要清醒地认识到它的缺陷,运用时要注意哪些问题,这其实是为了更好的运用.


最后,我们来看比值代换另一个应用.


牛刀小试

极值点偏移问题五

——对数平均不等式(本质回归)

回顾

本讲要给的对数平均不等式是对基本不等式的加细.

对数平均不等式:

先给出对数平均不等式的多种证法.

证法1(对称化构造):

证法2(比值代换):

证法3(主元法):

证法4(积分形式的柯西不等式):

证法5(几何图示法):

图1

图2


应用


由对数平均不等式的证法1、2即可看出它与极值点偏移问题间千丝万缕的联系,下面就用对数平均不等式解前面举过的例题.




   再解例1:







再解例2:







再解例3:







再解练习1:







再解例4:同本节例1







   再解例5:同本节例1







再解例7(2):







再解例8:







再解练习2:







解练习3选项D:




总    结

极值点偏移问题,多与指数函数或对数函数有关,用对数平均不等式解题的关键有以下几步:

    细心的读者不难发现,用对数平均不等式来解极值点偏移问题的方法也有一定局限性,也不是万能的(再解过程中漏掉了例6,读者可尝试),其中能否简洁地表示出对数平均数是关键中的关键.

       最后再举一例.

证法1

证法2

极值点偏移问题六

——泰勒展开(本质回归)

这一讲我们回到极值点偏移的直观图形上来,揭示极值点偏移问题的高等数学背景.以极小值点的偏移为例进行说明。

图1

图2


以上只是直观(或者说非常粗略)的分析,下面拟用高等数学中的泰勒展开式进行严格证明,算作极值点偏移问题的另一种本质回归.

    极大值点的情形,推导过程同上,但结果却恰好相反,不再详述.

    至此,我们得到极值点偏移问题的如下判定定理:

  注意:


应用


下面就用这个判定定理再解前面举过的例题.

   再解例1

再解例2

再解例4

再解例6

    再解例8

    再解例10

——练习题及解答

图1

练习题:























提示与答案:


【附:相关课件微课视频链接】

(注:在B站直播搜索“许兴华数学”也可找到所有的《许兴华数学》微课视频)

高二数学(选修4-4)微课视频:1.1平面直角坐标系(总01~03)

高二数学(选修4-4)微课视频:1.2极坐标系(总04~05)

高二数学(选修4-4)1.6圆的极坐标方程(总06~07)

高二数学(选修4-4)1.7直线的极坐标方程(总08~09)

高二数学微课(选修4-4)2.1.曲线的参数方程(总10~11)

高二数学(选修4-4)2.2.椭圆的参数方程1(总12~总13)

高二数学视频(选修4-4)2.3.双曲线的参数方程(总14)

高二数学选修4-4视频.抛物线的参数方程(总15~总16)

高二数学视频(选修4-4)2.4直线的参数方程1(总17~总18)

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多