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你有二元变量我有三种手段

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函数的最大最小值问题是数学中综合性最强的问题之一,一直以来都是考试的热点.当然,我们所说的函数都只有一个自变量,因此可以称它们为一元变量的最值问题.最近几年,含有两个变量的最值问题义引起了越来越多的关注,在各类考试中频频出现,涉及的题型有求最值、求范围、恒大恒小、不等式是否成立等问题,我们统称之为二元变量的最值问题.

与函数的最值相比,处理二元变量的最值问题所要用到的知识和方法更为宽泛,综合性及灵活性更强,形式变化也更加纷繁,对我们的数学能力提出的挑战也更大.但是,魔高一尺、道高一丈,我们有三种手段可以将此难题消解,即化为一元用函数、保留二元用不等式、引入第三元用线性规划.详述如下:

一、化为一元用函数例1 若α,b是实数,且α+2b=4,求α2 +b2的最小值.

分析 α和b都在变,但是它们之间有一个约束条件,而且约束条件是一个等量关系,因此α,b不是两个独立的变元,可以用一个表示另一个,把二元变量转化为一元变量,归结为函数问题.以发现这个区域比图1中的区域扩大了.“另解”就是用这个扩大的区域作为可行域来研究的,显然错误了.最本质的原因是

不是等价变形,α,b不是互相独立的变量.

四、辩证地看待一元和二元

掌握上述三种方法,就可以解决中学遇到的二元变量最值(范围)问题.那么问题来了,三种方法哪种好?

这也是所有一题多解类题目都会面临的疑问.要认清这个问题首先要弄明白什么是“二元变量”.比如上面的例1~5中都有两个变量,却含有一个等式约束条件,因此本质上自由变量只有一个,因此最终可以化为一元变量问题.不同的观察角度将带来不同的方法选择,彼此可能没有“好差”之别,适合的就是最好的,这种辩证的观点,对于理解数学中的“策略性”知识以及培养思维的灵活性和批判性很有作用.就如前面最简单的例1来说,如果我们发现了其中的几何意义,就可以求直线α+2b=4上的点到原点距离的最小值,再平方以后就可得到α2 +b2的最小值,

另外的如: