南京市大廠高級中學 余建國
基本不等式的應用是高考的“必考點”.由于不斷地改編和創(chuàng)新,這類問題看上去越來越復雜,但條件和目標的本質結構沒有變化.本文通過一個問題的多角度求解,幫助同學們從結構的角度尋找解題的入口,掌握這類問題本質和求解的通法.
若干高考試題或模擬試題的“創(chuàng)作”思路都是源于下列問題:
題根已知x>0,y>0,x+y=1,求的最小值.
這道題是一個“題根”,對應的“乘1法”是眾多方法中用起來比較利索的方法,只要條件和目標的結構符合這樣的要求,就可以“套用”,系數不為1也是如此.
例已知正數x,y滿足的最小值為_______.
分析一注意到互為倒數關系,湊一湊的倒數以及它們的關系,將條件向目標方向配湊.
解法一由題意得
分析二反過來想,將目標向條件看齊,對這種形式分離常數,出現后,對化整式后因式分解,形成基本模式.
解法二由題設可得(x-1)(y-1)=1.
分析三由,得這樣目標就可以簡化為4y+9x了,故問題轉化為:已知正數x,y滿足,則4y+9x的最小值為______.利用條件對目標變形,轉化到最原始、最基本的題型上來了.由此可見,解題時不能隔離條件和目標,“用聯系的觀點看問題”是一種哲學高度.
分析四對照題根,令則已知條件為a+b=1,目標問題轉化為:已知正數a,b滿足a+b=1,則的最小值為_______.試試換元!通過換元,可以化陌生為熟悉.換個角度說,命題老師就是在題根的基礎上將字母換復雜而已.另外,對照分析三,可知分析四與分析三的結構是一樣的.
分析五由于,所以y可以用x表示,即將目標消去y,化為關于x的一元函數求解,這種方法體現了函數思想,是以不變應萬變的通法.
解法五由已知得
分析六除基本不等式外,如果我們掌握更多的重要不等式,如柯西不等式,那么解決這類問題時渠道就更多,過程更簡單明了.如解法一用柯西不等式證明為:
又如:已知a,b是正數,x,y是任意實數,則當且僅當時取“=”.其證明:左邊-右邊=注意到它的結構,利用這個結論,可有如下解法.
解法六令則a+b=1,
這是將分析四證了,但不是題根中的“乘1法”.類似地,如解法七.
解法七因為
總之,基本不等式結構簡單,均勻對稱,兩個正數通過加法、乘法、除法和開方四種運算,產生了它們算術平均數與幾何平均數的內在規(guī)律.這種內在規(guī)律有嚴謹的結構,解題的入口就是分析結構,對條件、目標作適當變形、換元和轉化.