程敬偉
(福建省惠安縣第三中學(xué))
題目 求函數(shù)(fx)=x+(0<x≤1)的最小值。
本題函數(shù)的結(jié)構(gòu)特征很容易讓人產(chǎn)生應(yīng)用均值不等式求解的思路,而且常會(huì)有以下解法:由于 0<x≤1,所以 f(x)=x+然是個(gè)錯(cuò)解。在利用均值不等式求最值時(shí)“,一正二定三相等”這三個(gè)條件缺一不可,本題出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因在于沒有驗(yàn)證不等式的等號(hào)是否成立。事實(shí)上,若x=,則x=±2,這在條件中定義域的制約下是無法取到的,因此,本題并不能直接簡單地通過均值不等式來求解。
本文就上題為例探求其解題策略,以求達(dá)到解決型如(fx)=mx+(m,n都是大于0的常數(shù))的一類函數(shù)在某個(gè)區(qū)間上的最值問題。
策略一:創(chuàng)設(shè)條件應(yīng)用均值不等式求最值
∵0<x≤(當(dāng)且僅當(dāng)x=1時(shí),上式兩個(gè)等號(hào)同時(shí)成立),∴函數(shù)(fx)的最小值為5。
評(píng)析:應(yīng)用均值不等式是解決本題的直觀想法,但必須要?jiǎng)?chuàng)造應(yīng)用的條件。合理拆分項(xiàng)或配湊因式是常用的創(chuàng)設(shè)技巧,這需要在實(shí)踐中多多體驗(yàn)、歸納、總結(jié)。
策略二:確定函數(shù)的單調(diào)性求最值
方式1:(利用定義確定函數(shù)的單調(diào)性)
設(shè) 0<x1<x2≤1,∴(fx2)-(fx1)<0,即 (fx2)<(fx1),∴ 函數(shù) (fx)在x∈(0,1]上是減函數(shù),∴當(dāng)x=1時(shí),函數(shù)的最小值為5。
方式2:(利用導(dǎo)數(shù)確定函數(shù)的單調(diào)性)
對(duì)函數(shù) (fx)求導(dǎo)∴f′(x)<0,∴ 函數(shù) (fx)在x∈(0,1]上是減函數(shù),∴ 當(dāng)x=1時(shí),函數(shù) (fx)的最小值為5。
方式3:(利用單調(diào)函數(shù)的性質(zhì)確定函數(shù)的單調(diào)性)
函數(shù)式可配方在x∈(0,1]上是增函數(shù),∴函上都是減函數(shù),∴函數(shù)函數(shù),∴當(dāng)x=1時(shí),函數(shù)(fx)的最小值為5。
評(píng)析:創(chuàng)設(shè)應(yīng)用均值不等式的條件有時(shí)技巧性較強(qiáng),學(xué)生不易掌握,因此確定函數(shù)的單調(diào)性求最值是解決此類問題最主要的方法,本法有三種方式而應(yīng)用導(dǎo)數(shù)是最為簡捷方便的。
策略三:作出函數(shù)圖象,應(yīng)用數(shù)形結(jié)合思想求最值
函數(shù) (fx)=x+的圖象如下所示,則可知當(dāng)0<x≤1時(shí),(fx)是減函數(shù),∴當(dāng)x=1時(shí),函數(shù)的最小值為5。
評(píng)析:函數(shù)圖象形象地顯示了函數(shù)的性質(zhì),為研究數(shù)量關(guān)系問題提供了“形”的直觀性,它是探求解題途徑、獲得問題結(jié)果的重要工具,要重視這種數(shù)形結(jié)合解題的思想方法。
策略四:構(gòu)建函數(shù)與方程,應(yīng)用根的分布求最值
原函數(shù)式可變形為方程 x2-y·x+4=0,則方程在x∈(0,1]上有實(shí)數(shù)解。令 g(x)=x2-y·x+4,則 g(x)在(0,1]內(nèi)有零點(diǎn)且故函數(shù)的最小值為5。
評(píng)析:函數(shù)與方程思想是解決最值問題的重要途徑。本題通過構(gòu)建二次方程,利用根的分布來處理,問題迎刃而解。
通過以上對(duì)本題不同的處理策略的探索,不僅讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到把握問題本質(zhì)的必要性,而且體會(huì)到從多角度、多方位思考問題的重要性,這不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì),激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,而且對(duì)于提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力大有裨益。