武增明+趙紅革
求多元函數最值問題,內涵豐富,方法靈活多變,技巧性強,難度大,解法沒有規(guī)律性,且有些此類問題按常規(guī)方法求解更有難度.若利用題設條件、不等式性質、基本不等式及柯西不等式等連續(xù)放縮兩次,將多元變量轉化為少元變量或單元變量,并兼顧等號成立的條件來解答,可使思維簡約,過程簡捷.下面舉例說明,旨在拋磚引玉.
1由題設條件和均值不等式連續(xù)放縮兩次
由題目直接或間接給出的條件和均值不等式連續(xù)放縮兩次,將多元變量最值問題轉化為一元變量最值問題,并兼顧等號同時成立的條件.
例1(2014年全國高中數學聯(lián)賽一試(A卷)第2題)設集合{3a+b|1≤a≤b≤2}中的最大元素與最小元素分別為M,m,則M-m的值為.
2由題設條件和不等式性質連續(xù)放縮兩次
根據題目直接或間接給出的條件和不等式性質,通過逐步連續(xù)放縮兩次,將多元變量最值問題轉化為單元變量或雙元變量最值問題,并兼顧等號同時成立的條件.
3由題設條件和柯西不等式連續(xù)放縮兩次
根據題目直接或間接給出的條件和柯西不等式,通過逐步連續(xù)放縮兩次,減少變量的個數,實現直接求解最值的目標.
例3(2012年全國高中數學聯(lián)賽一試(A卷)第3題)設x,y,z∈[0,1],則M=|x-y|+|y-z|+|z-x|的最大值是.
4由題設條件連續(xù)放縮兩次
根據題設條件連續(xù)放縮兩次,減少變量的個數或將多元變量轉化為單元變量,并兼顧等號同時成立的條件.
例4(2013年全國高中數學聯(lián)賽湖北省預賽第10題)已知a,b,c,d∈[-1,+∞),且a+b+c+d=0,則ab+bc+cd的最大值為.
解析問題涉及四個變量,且各變量不具對稱性,使用不等式手段解決的可行性比較小,因此考慮逐步降元的方式處理.由于ab+bc+cd=b(a+c+d)+cd-bd=-b2+cd-bd=-b2+(c-b)d,此時無法進行恒等消元,我們考慮放縮性消元,則必須考慮c-b及d的正負性.
故ab+bc+cd≤-b2+b+1,等號成立的條件為b≥c,d=-1,c=-1.從而,當a=32,b=12,c=-1,d=-1時,ab+bc+cd取得最大值54.根據b,c的對稱性,類似可得,當a=-1,b=-1,c=12,d=32時,ab+bc+cd也取得最大值54.
5由基本不等式連續(xù)放縮兩次
根據基本不等式、柯西不等式及不等式性質連續(xù)放縮兩次,減少變量的個數或可直接求解最值.
多元函數最值問題,具有很強的靈活性,求解方法也沒有固定的模式.本文中我們只是通過幾道典型的多變量最值問題,進行放縮兩次的求解策略作一些梳理與總結,以便提升日后對此類問題教學的效率,也為廣大的一線同仁提供一些參考.