利用基本不等式求最值时,需要注意以下三个条件:
一正 :各项必须为正数。二定:
要求和的最小值时,必须把构成和的二项之积转化成定值;要求积的最大值时,必须把构成积的因式的和转化成定值。
三相等:
利用基本不等式求最值时,必须验证等号成立的条件,若不能取等号,则这个定值就不是所求的最值。
直接法:
条件和问题间存在基本不等式的关系。
配凑法:
凑出“和为定值”或“积为定值”,直接使用基本不等式。
代换法:
适用于条件最值中,出现分式的情况,通过代换使问题简化。
消元法:
当题目中的变元比较多的时候,可以考虑削减变元,转化为双变量或者单变量问题。
构造不等式法:
寻找条件和问题之间的关系,通过重新分配,使用基本不等式得到含有问题代数式的不等式,通过解不等式得出范围,从而求得最值。
示例
求函数 $f(x) = ax^2 + bx + c$ 的最小值($a > 0$)
配凑法
将 $f(x)$ 写成完全平方的形式:$f(x) = a(x - h)^2 + k$,其中 $h = -\frac{b}{2a}$,$k = c - \frac{b^2}{4a}$。
因为 $a > 0$,所以 $f(x)$ 的最小值为 $k = c - \frac{b^2}{4a}$,当且仅当 $x = h$ 时取到最小值。
判别式法(万能K法)
对于二次函数 $f(x) = ax^2 + bx + c$,利用判别式 $\Delta = b^2 - 4ac$。
当 $a > 0$ 时,函数的最小值为 $f\left(-\frac{b}{2a}\right) = c - \frac{b^2}{4a}$,当且仅当 $\Delta \leq 0$ 时取到最小值。
通过以上方法和注意事项,可以有效地利用基本不等式求解最值问题。