【摘要】本文以分式最值的求解為切入點(diǎn),探討初中數(shù)學(xué)中分式函數(shù)最值問題求解策略,以提高解題效率和正確率.通過對(duì)典型問題的分析,呈現(xiàn)這些策略的應(yīng)用效果,并提出進(jìn)一步的研究方向.
【關(guān)鍵詞】初中數(shù)學(xué);分式函數(shù);最值
分式函數(shù)最值問題是初中數(shù)學(xué)中的重要內(nèi)容之一,涉及函數(shù)的性質(zhì)、圖象、不等式等多個(gè)知識(shí)點(diǎn).由于其綜合性強(qiáng)、難度較大,一直是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn).因此,研究初中數(shù)學(xué)中分式函數(shù)最值問題的求解策略,對(duì)于提高學(xué)生的解題能力具有重要意義.
1分式最值的求解
例1已知a,b,c是不全相等的正整數(shù),且5a+b5b+c為有理數(shù),求a2+b2+c2a+b+c的最小值.
解析因?yàn)閎,c是正整數(shù),5是無理數(shù),
故5b-c≠0.
而5a+b5b+c=5a+b5b-c5b2-c2
=5ab-bc+5b2-ac5b2-c2為有理數(shù),
所以b2-ac=0,故b2=ac,
又a,b,c不全相等,
不妨設(shè)a>b>c.
又a2+b2+c2=a2+2ac+c2-b2=a+c2-b2=a+c+ba+c-b,
所以a2+b2+c2a+b+c=a+c-b為整數(shù).
當(dāng)c=1時(shí),a=b2為完全平方數(shù),
則a≥4,
a+c-b=a+c-ac=c-a22+3a4≥0+3=3;
當(dāng)c≥2時(shí),a+c-b≥1+c≥3.
所以a+c-b≥3,
且當(dāng)a=4,b=2,c=1時(shí),
a+c-b=3.
因此,a2+b2+6d196873823d290b8b01373c66279b28c2a+b+c的最小值為3.
點(diǎn)評(píng)本題為求解分式最值的問題,而分式函數(shù)的最值問題的本質(zhì)是在函數(shù)定義域范圍內(nèi)求解分式的最值.5a+b5b+c為有理數(shù),而5是無理數(shù),這就需要在分式5a+b5b+c中分離出5,找到a,b,c的關(guān)系,將分式a2+b2+c2a+b+c化簡(jiǎn)后求最值.
2根據(jù)新定義求解分式函數(shù)最值
例2已知x,y為非負(fù)實(shí)數(shù),因x+y-2xy=x2+y2-2x·y=x-y2≥0,所以x+y≥2xy,當(dāng)且僅當(dāng)“x=y”時(shí),等號(hào)成立.
(1)當(dāng)x>0時(shí),求y=x2+x+1x的最小值.
(2)隨著人們生活水平的快速提高,小轎車已成為越來越多家庭的交通工具,假設(shè)某種小轎車的購(gòu)車費(fèi)用為10萬元,每年應(yīng)繳保險(xiǎn)費(fèi)等各類費(fèi)用共計(jì)0.4萬元,n年的保養(yǎng)、維護(hù)費(fèi)用總和為n2+n10萬元.問:這種小轎車使用多少年報(bào)廢最合算(即:使用多少年的年平均費(fèi)用最少,年平均費(fèi)用=所有費(fèi)用之和年數(shù)n)?最少年平均費(fèi)用為多少萬元?
解析(1)因?yàn)閥=x2+x+1x
=x+1x+1
≥2x·1x+1
=3,
所以當(dāng)x=1x,
即x=1時(shí),y的最小值為3.
(2)年平均費(fèi)用=(n2+n10+0.4n+10)÷n
=n10+10n+12
≥2n10·10n+12
≥2+0.5
≥2.5,
所以當(dāng)n10=10n,即n=10時(shí),報(bào)廢最合算,且最少年平均費(fèi)用為2.5萬元.
點(diǎn)評(píng)本題給出了新定義(當(dāng)x,y為非負(fù)實(shí)數(shù)時(shí),x+y≥2xy),將y=x2+x+1x轉(zhuǎn)化為y=x+1x+1,然后根據(jù)上述新定義求解最值問題;第(2)問就是將這個(gè)規(guī)律應(yīng)用于實(shí)際生活中,考查學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力.
3根據(jù)函數(shù)圖象探究分式函數(shù)最值
例3給定一個(gè)函數(shù):y=x+1x+1(x>0),為了研究它的圖象與性質(zhì),并運(yùn)用它的圖象與性質(zhì)解決實(shí)際問題,進(jìn)行了探索,先取值并列表(如表1).
將表1中的點(diǎn)描在平面直角坐標(biāo)系中,并用平滑的曲線畫出該函數(shù)的圖象,如圖1所示.
請(qǐng)結(jié)合函數(shù)的圖象,寫出當(dāng)x=,y有最小值為.
解析觀察圖象知,圖象的最低點(diǎn)坐標(biāo)為(1,3),
即當(dāng)x=1時(shí),y有最小值3.
點(diǎn)評(píng)本題是函數(shù)的綜合應(yīng)用問題,考查了函數(shù)圖象的畫法、性質(zhì)及函數(shù)的應(yīng)用,靈活應(yīng)用所學(xué)函數(shù)知識(shí)是解決問題的關(guān)鍵,根據(jù)數(shù)形結(jié)合,由函數(shù)圖象找到了分式函數(shù)最值并靈活應(yīng)用于日常生活中.
4結(jié)語
本文研究了初中數(shù)學(xué)中部分分式函數(shù)最值問題的求解策略,并通過典型問題分析展示了這些策略的應(yīng)用效果.分式函數(shù)的類型非常多,給出的條件也很靈活,需要進(jìn)一步研究如何將更多解題技巧應(yīng)用于實(shí)際問題中,以提高解題效率和正確率.同時(shí),也要關(guān)注分式函數(shù)最值問題在中考、競(jìng)賽等考試中的趨勢(shì)和變化,為教師和學(xué)生提供更有針對(duì)性的指導(dǎo).
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