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首先三张图教你直观认识极值点偏移:
图一:左右对称,无偏移,如二次函数;若f(x1)=f(x2),则x1+x2=2x0
图二:左陡右缓,极值点向左偏移;若f(x1)=f(x2),则x1+x2>2x0
图三:左缓右陡,极值点向右偏移;若f(x1)=f(x2),则x1+x2<2x0
点评:该题的三问由易到难,层层递进,完整展现了处理极值点偏移问题的一般方法——对称化构造的全过程,直观展示如下:
通过以上两例,相信读者对极值点偏移问题以及对称化构造的一般步骤已有所了解,但极值点偏移问题的结论不一定总是x1+x2>(<)2x0,也可能是x1x2>(<)x02, 借助前面的解题经验,我们就可以给出类似的过程。用对称化构造的方法解决极值点偏移问题大致分为以下三步:
第三步:
备注:用函数y=x-lnx来做(3)(4)两问,过程如行云流水般,格外顺畅,这说明在极值点偏移问题中,若函数选取得当,可化简过程,减低难度。
注意点1:
注意点2:
思考:
极值点偏移问题一中的练习1应该用哪一个函数来做呢?
解法一: 换元法
解法二: 加强命题
能否将双变量的条件不等式化为单变量的函数不等式呢?答案是肯定的,以笔者的学习经验为线索,我们先看一个例子.证明:
再解例1:
再解例3:
再解练习1:
再解例4:
再解例5:
再解例7:
再解例8:
行文至此,相信读者已经领略到比值代换的威力.用比值代换解极值点偏移问题方便、快捷,简单得很.只需通过一个代换就可"双元"化"单元",变为单变量的函数不等式,可证.那是不是可以就此忘掉前面三讲的内容呢?只需比值代换,就可偏移无忧?
这里,笔者必须指出,前面再解的过程中有意地略去了一些例子(不知细心的你是否发现),这就补上,请读者明察.试再解例2:
试再解例6:
试再解练习2:
这是比值代换的败笔,又是最精彩之处.没有任何一种方法是万能的,我们不仅要熟悉它的优势,熟练它的操作,还要清醒地认识到它的缺陷,运用时要注意哪些问题,这其实是为了更好的运用.
最后,我们来看比值代换另一个应用.
回顾:
证法2:比值代换
证法3:主元法
证法4:积分形式的柯西不等式
证法5:几何图示法
图1
图2
再解例4:同本节例1
再解例5:同本节例1
极值点偏移问题,多与指数函数或对数函数有关,用对数平均不等式解题的关键有以下几步:
细心的读者不难发现,用对数平均不等式来解极值点偏移问题的方法也有一定局限性,也不是万能的(再解过程中漏掉了例6,读者可尝试),其中能否简洁地表示出对数平均数是关键中的关键.证法1:
证法2:
这一讲我们回到极值点偏移的直观图形上来,揭示极值点偏移问题的高等数学背景.以极小值点的偏移为例进行说明。图1
图2
以上只是直观(或者说非常粗略)的分析,下面拟用高等数学中的泰勒展开式进行严格证明,算作极值点偏移问题的另一种本质回归.
极大值点的情形,推导过程同上,但结果却恰好相反,不再详述.
注意:
再解例1:
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