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微专题3 多变量问题的处理
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微专题3 多变量问题的处理
题型一 利用基本不等式实现求解
例1 (1)已知x为正实数,且xy=2x+2,则 + 的最小值为 .
(2)若a2-ab+b2=1,a,b是实数,则a+b的最大值是 .
答案 (1)2 (2)2
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解析 (1)由题意可得x(y-2)=2,x>0,y-2>0,所以 + ≥2 =2,当且仅
当 = 时取等号,故 + 的最小值为2.
(2)因为a2-ab+b2=(a+b)2-3ab=1,所以(a+b)2-1=3ab≤ ,即 (a+b)2≤1,所
以-2≤a+b≤2,故a+b的最大值是2.
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【方法归纳】 解决约束条件下的二元最值问题,可将条件与目标函数联系
起来,对条件或目标函数适当变形,若两者之间有和或积的形式,可利用基本
不等式求解.
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1-1 若实数x,y满足x>y>0,且log2x+log2y=1,则 的最小值为 .
答案 4
解析 由log2x+log2y=1得xy=2,又x>y>0,所以
= =(x-y)+ ≥2 =4,
当且仅当x-y=2,即x=1+ ,y= -1时取等号,
所以 的最小值为4.
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1-2 已知实数x,s,t满足8x+9t=s,且x>-s,则 的最小值为 .
答案 6
解析 由x>-s和8x+9t=s得9x+9t=x+s>0,所以
=
=(x+s)+ =9(x+t)+ ≥6,当且仅当9(x+t)= 时取等号,故它的最小值为
6.
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题型二 利用换元法实现求解
例2 (1)设函数f(x)=x2+bx+c(b,c∈R)对任意的x∈R,都有f '(x)≤f(x)成立,若对
满足题设条件的任意b,c,不等式f(c)-f(b)≤M(c2-b2)恒成立,则实数M的最小值
为 .
(2)已知实数x,y满足 +y2=1,则3x2-2xy的最小值为 .
答案 (1) (2)6-2
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解析 (1)函数f(x)=x2+bx+c(b,c∈R)对任意的x∈R,
都有f '(x)≤f(x)成立,即x2+(b-2)x+c-b≥0恒成立,
则Δ=(b-2)2-4(c-b)≤0,c≥ +1,则c≥1,
且c≥2 =|b|,当c=|b|时,由c= +1可得c=|b|=2,
此时f(c)-f(b)=-8或0,不等式f(c)-f(b)≤M(c2-b2)恒成立;当c>|b|时,M≥
= = ,令t= ,-1<t<1,则 =2- ∈ -∞, ,
所以M≥ ,M的最小值为 .
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(2)设x=2cos θ,y=sin θ,则3x2-2xy=12cos2θ-4cos θsin θ=
6+6cos 2θ-2sin 2θ=6+2 cos(2θ+φ),其中cos φ= ,
sin φ= ,当cos(2θ+φ)=-1时,3x2-2xy取得最小值,为6-2 .
【方法归纳】 当条件与目标函数之间不能利用基本不等式时,可以用换元法(代数换元和三角换元)将多变量函数的最值问题转化为单变量函数的最值问题,再利用函数、三角函数的图象、单调性等求解.
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2-1 正数a,b,c满足 + = ,若 + >t恒成立,则实数t的最大值为 .
答案 2
解析 由 + = 及a,b,c得 = >0,则b>c>0,0< <1,令t= ,t∈(0,1), + =
+ = + =
>2,由 + >t恒成立,得 >t,
则t≤2,故实数t的最大值为2.
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2-2 已知a,b∈R,a+b=4,则 + 的最大值为 .
答案
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解析 由基本不等式可得ab≤ =4,
则 + =
= = .令9-ab=t,t≥5,
则ab=9-t, + = = ≤ = ,
当且仅当t=4 时取等号,故 + 的最大值为 .
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题型三 利用消元实现求解
例3 (1)若关于x的不等式x3-3x2+ax+b<0对任意的实数x∈[1,3]及任意的实数
b∈[2,4]恒成立,则实数a的取值范围是 .
(2)已知实数x,y满足x2+2xy-1=0,则x2+y2的最小值为 .
答案 (1)(-∞,-2) (2)
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解析 (1)不等式x3-3x2+ax+b<0对任意的实数
b∈[2,4]恒成立,则x3-3x2+ax+4<0对任意的实数x∈[1,3