昵稱為“Zach”的讀者朋友問到下面的問題:
左老師,這道題看了解析以後總覺得怪怪的,但是又沒有強有力的證據支持我的想法,所以想問問您 .
這道題有三點疑惑.
第(1)處那裡,它是同時用了兩個基本不等式.
請問,這裡滿足基本不等式中的“正、定、等”嗎?
不是說相加或相乘要為定值嗎?但(2x-1)*1也不為定值啊.
第(2)處那裡.即便第(1)處沒有問題,在連用兩個基本不等式之後,已經是前一個式子的最小值,這裡又再用一次基本不等式求最小值的最小值,合理嗎?
第(3)處,因為用了三次基本不等式.當然要有三個當且僅當.
這樣解雖然使用了基本不等式,但是右邊的式子并不是定值,結果正确嗎?
顯然,當x=2時,(9-2x)x的值等于10>9,所以上面的解法錯誤.
錯誤是如何發生的呢?
我們分别畫出兩個函數f(x)=(9-2x)x,g(x)=[(9-x)/2]^2的圖象.
從上圖我們能看出:随着x的變化,(9-2x)x、[(9-x)/2]^2也都在變化,而且(9-2x)x始終小于等于[(9-x)/2]^2.
而且,當9-2x=x即x=3時,(9-2x)x等于[(9-x)/2]^2.
這些都沒有錯.
但是來了.
但是取等号時的位置并不是取最值的位置.
怎樣能保證取等号時就是最值呢?
答案是:必須定值!
看正确解法.
再看圖象,我們畫出函數兩個函數f(x)=(9-2x)x,g(x)=81/8的圖象.
看出定值的好處來了嗎?
因為是定值,它的圖象是一條平行于x軸的直線,這樣就保證了——f(x)的圖象都在直線的下方,取等号的位置就是最值的問題.
最後就到了“等”的要求了.
無需多言,如果等号取不到,最值顯然也取不到.
2
可以多步到達“定”,隻要多個等号能同時取得
從上面的分析我們能看出,用基本不等式求最值不僅要求“一正二定三相等”,而且順序都不能變——先要求"正",再要求"定",最後研究取等的條件是否滿足.
當然,如果隻是使用基本不等式研究兩個變量的不等關系,隻要明白“正”和“相等”就夠了.
比如,我們隻是比較0<x<9/2時,(9-2x)x與(9-x)^2/4的大小關系.
首先确定是否為正數.
然後使用基本不等式,知道(9-2x)x<=(9-x)^2/4.
最後我們确定,當9-2x=x即x=3時,二者相等.
這就為“定值”提供了另外一種路徑——多步到達“定值”.
畫出圖來,是這樣的感覺.
隻要中間的兩個等号能夠同時取得,f(x)也能取得最小值.
所以,你提供的答案解析是可行的.
回到你的問題:如果中間的幾個等号不能同時取得,怎麼辦?
那就說明,這個解法行不通,要換别的思路.
畫出圖來,就類似于這樣.
從上圖看出,兩個取等條件不一緻,所以最終取不到最值.
3
有無其它解法?
你問是否有易于理解的解法?
我想,你的意思是問,有沒有一步到位的解法?
也有,但同時需要學一點基本不等式的拓展——從二元到多元.
上面的解法中,用到了四元的基本不等式.
實際上,基本不等式可拓展到n元.學霸筒子們可參考.
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