摘 要:涉及多元代數(shù)式(往往以雙變元、三變元為主)的最值(或取值范圍)問題,一直是高考、競賽、自主招生等數(shù)學命題中比較常見的一類基本熱點類型.借助一道競賽題,通過三變元代數(shù)式最值的求解,從不同思維視角切入,優(yōu)化數(shù)學思維,提升數(shù)學能力,引領并指導數(shù)學教學與解題研究.
關鍵詞:最值;競賽;數(shù)學思維;基本不等式
多元函數(shù)的最值問題就是在多個約束條件下,確定某一個代數(shù)式的最值(或取值范圍)
問題.[1]此類問題借助題設中所列的代數(shù)式以及限制條件,相應的代數(shù)式之中往往有多個未知數(shù),這就導致求解多元函數(shù)的最值問題技巧性強、難度大、方法多、靈活多變,同時多元函數(shù)的最值問題蘊含著豐富的數(shù)學思想和方法,成為高考、競賽、自主招生等命題中非常常見的一類基本題型備受關注.
1 問題呈現(xiàn)
(2023年12月浙江省寧波市高中數(shù)學競賽試題·11)已知x,y,z均為正實數(shù),xy+yz=1,則5x+y+z+1x+z+1y的最小值是____.
此題以三變元為問題場景創(chuàng)設,利用三變元的乘積與和式為常數(shù)為背景,進而求解對應三變元的分式之和的代數(shù)式的最小值問題.問題看似復雜沒有頭緒,但深入其中,可以通過運算思維、消元思維以及換元思維等來合理轉化,借助基本不等式來放縮處理,進而得以確定代數(shù)式的最值.
2 問題破解
2.1 運算思維
解后反思:根據(jù)多元代數(shù)式的結構特征,換元思維也是解決此類問題中最為常用的一種技巧方法,或單變量換元、或雙變量換元、或三角換元等,根據(jù)題設條件中的代數(shù)式與所求結論中的代數(shù)式兩者之間的結構特征與聯(lián)系加以合理選取.換元思維處理時,依托換元轉化,往往可以使得多元代數(shù)式的結構特征更加突出,方便利用不等式或函數(shù)等思維來進一步分析與求解.
多元函數(shù)的最值(或取值范圍)問題常與基本不等式、均值不等式、柯西不等式等不等式考點相結合,其形式優(yōu)美精致、表現(xiàn)抽象、信息提取難,尤其是變量較多、思維干擾大,讓學生有時不知所措,但其解題方法靈活多樣,蘊含著豐富的數(shù)學思想,是很多函數(shù)、幾何問題最后的“落腳點”,故而是高考、競賽命題的一大熱點.[2]而實際解決多元函數(shù)的最值問題時,常見的解題技巧與辦法有導數(shù)法、消元法、基本不等式法、換元法、數(shù)形結合法、向量法等.
參考文獻
[1] 王小國,李敏.淺談多元最值問題中“元”的處理[J].高中數(shù)學教與學,2021(5):9-11.
[2] 王健.一道雙變元代數(shù)式最值的探究[J].數(shù)理化解題研究,2022(28):89-91.