内容正文:
热点难点微专题四 多元最值问题
多元问题是代数问题中重点和难点问题.二元或者三元取值范围问题是考察重点,常见于基本不等式的应用中,函数和数列的综合问题中.这类考察了减元思想以及整体思想的运用,将多元问题转化为一元问题来处理.
例 (1) 若a,b∈R,且a2+2ab-3b2=1,则a2+b2的最小值为________.
(2) 设实数a,b,c满足a2+b2≤c≤1,则a+b+c的最小值为________.
(3) 已知△ABC的三边长a,b,c成等差数列,且a2+b2+c2=84,则实数b的取值范围为________.
点评:
【思维变式题组训练】
1. 已知正实数a,b满足9a2+b2=1,则的最大值为________.
2. 已知x>0,y>0,z>0,且x+y+z=6,则x3+y2+3z的最小值为________.
3. 已知a,b,c为正实数,且a+2b≤8c,+≤,则的取值范围为________.
4. 若a,b,c是三个正实数,且a2=ab+bc+ac,则的最小值为________.
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多元问题是代数问题中重点和难点问题.二元或者三元取值范围问题是考察重点,常见于基本不等式的应用中,函数和数列的综合问题中.这类考察了减元思想以及整体思想的运用,将多元问题转化为一元问题来处理.
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典 型 例 题
例 (1) 若a,b∈R,且a2+2ab-3b2=1,则a2+b2的最小值为________.
(2) 设实数a,b,c满足a2+b2≤c≤1,则a+b+c的最小值为________.
(3) 已知△ABC的三边长a,b,c成等差数列,且a2+b2+c2=84,则实数b的取值范围为________.
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(1)eq \f(\r(5)+1,4) 解析:解法一:条件为(a+3b)(a-b)=1,设m=a+3b,n=a-b,
则mn=1,且4a=m+3n,4b=m-n,
所以16(a2+b2)=(m+3n)2+(m-n)2=2m2+10n2+4,
因为2m2+10n2≥4eq \r(5),所以a2+b2≥eq \f(\r(5)+1,4).
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解法二:设1=a2+2ab-3b2≤a2-3b2≤a2-3b2+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(λa2+\f(1,λ)b2))
=(1+λ)a2+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,λ)-3))b2(λ>0).
令1+λ=eq \f(1,λ)-3,解得λ=eq \r(5)-2.
再将λ=eq \r(5)-2回代可得,(eq \r(5)-1)a2+(eq \r(5)-1)b2≥1,即a2+b2≥eq \f(\r(5)+1,4).
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(2) -eq \f(1,2) 解析:解法1: 因为 c≥a2+b2,所以a+b+c≥a+b+a2+b2=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a+\f(1,2)))2+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(b+\f(1,2)))2-eq \f(1,2),
故a+b+c的最小值为-eq \f(1,2).
【方法归类】 根据条件进行放缩,利用配方法解决问题.
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解法2: 因为 c≥a2+b2,所以a+b+c≥a+b+a2+b2.
又因为 a2+b2≥eq \f(a+b2,2) ,故 a+b+c≥a+b+a2+b2≥eq \f(a+b2,2)+(a+b)=eq \f(1,2)[(a+b)+1]2-eq \f(1,2),
故a+b+c的最小值为-eq \f(1,2).
【方法归类】 根据条件进行放缩,关注到基本不等式,同时有整体配方思想.
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解法3: 换元法 令 a=rcosθ,b=rcosθ,r∈[0,1].
a+b+c≥a+b+a2+b2=r2+r(cosθ+sinθ)=r2+eq \r(2)rsineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(θ+\f(π,