趙金榮
摘要:本文提供了一種方法,用來求出不是二次函數(shù)的函數(shù)的最大值或最小值,不使用微積分,只需要使用恰當(dāng)?shù)拇鷶?shù)方法及相應(yīng)的定理即可完成。并提供了典型例題說明這個(gè)方法的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:最值問題 多項(xiàng)式函數(shù) 快速驗(yàn)證
最優(yōu)化是應(yīng)用數(shù)學(xué)的一個(gè)分支,主要指在一定條件限制下,選取某種研究方案使目標(biāo)達(dá)到最優(yōu)的一種方法。最優(yōu)化問題在當(dāng)今的軍事、工程、管理等領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。在這類問題中,在題目會(huì)有的提問中總會(huì)出現(xiàn)“最多”、“最少”、“最長(zhǎng)”或“最短”、“至多”或“至少”等問題,這類問題又稱之為“最值問題”,最值問題是普遍的應(yīng)用類問題,主要解決有“最”字的描述的問題,涉及類目廣泛,是數(shù)學(xué)、物理中常見的類型題目。
一般地,最值問題需要使用微積分的技巧,求出不是二次函數(shù)的函數(shù)的最大值或最小值。但是,也有一些涉及多項(xiàng)式或多項(xiàng)式的商的情況,不需要使用微積分,只需要使用恰當(dāng)?shù)拇鷶?shù)便可以解決。下面的定理可以用來計(jì)算某種問題的最值問題(這個(gè)定理建立的方式之一在這個(gè)項(xiàng)目的最后給出)。
一、最大值問題的解決
定理1如果三個(gè)正數(shù)s、t和u是一個(gè)常數(shù),那么這三個(gè)數(shù)的乘積取得最大值的充要條件是s=t=u。
在這里,會(huì)給大家提供三個(gè)例題,用來說明這個(gè)定理的應(yīng)用;然后大家就能夠自己嘗試解決接下來給出的其他問題。
例題1:已知三個(gè)正數(shù)的和是1。那么這三個(gè)數(shù)的乘積的最大值是什么7設(shè)s、t和u表示這三個(gè)數(shù),那么就會(huì)有s+t+u=1.根據(jù)定理1.當(dāng)這三個(gè)數(shù)彼此相等時(shí),其乘積最大,所以,在這個(gè)例題中,s+t+u=1等價(jià)于s+s+s=1,故可以得出s=l/3,由此,t和u也都等于113,那么這三個(gè)數(shù)的乘積的最大值是s+t+u=(113)(1/3)(1/3)=1/2.要快速驗(yàn)證這個(gè)結(jié)果,取任意三個(gè)正分?jǐn)?shù)或小數(shù),使三者之和均為1,計(jì)算這三個(gè)數(shù)的乘積,可以發(fā)現(xiàn)總是小于1/27(當(dāng)然,假設(shè)您挑選的數(shù)值不全部等于1/3。)
例題2:設(shè)f(x)=2x(4-x)2。使用標(biāo)準(zhǔn)圖像法,可以發(fā)現(xiàn)這個(gè)函數(shù)的圖像的一般形狀,如圖A所示。圖像的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)是(4,0),在x軸上;第二個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)在第一個(gè)象限中,其x坐標(biāo)在4和0之間。要求出第二個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的精確坐標(biāo)值。首先需要得到f(x)的三個(gè)組成因式,也就是2x,2-x和2+x,這三個(gè)因式的和的確是一個(gè)常數(shù):2x+(4-x)+(4-x)=8。另外,在開區(qū)間0