巧用“層次對(duì)稱”求一類分式的最大值

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(陽(yáng)新縣高級(jí)中學(xué) 湖北陽(yáng)新 435200)

巧用“層次對(duì)稱”求一類分式的最大值

●鄒生書

(陽(yáng)新縣高級(jí)中學(xué) 湖北陽(yáng)新 435200)

筆者在研讀文獻(xiàn)[1]時(shí)發(fā)現(xiàn)，該文中的幾個(gè)不等式可通過(guò)另一種巧設(shè)參數(shù)妙拆分的構(gòu)造法求得.若能充分挖掘和利用所含字母不同層次間的微妙的對(duì)稱關(guān)系，則可少設(shè)參數(shù)甚至不設(shè)參數(shù)達(dá)到減少運(yùn)算量之功效，從而體現(xiàn)多思少算的解題原則.現(xiàn)將其整理成文與讀者分享.

得

分析嘗試從分母入手將平方和轉(zhuǎn)化為積和，從而求出最大值.注意到所求式子4個(gè)字母a,b,c,d的微妙關(guān)系,可分為如下2個(gè)層次：其中a,d為第1層次，b,c為第2層次，各層次的字母地位相對(duì)平等對(duì)稱，并且a與b之間的關(guān)系等同于d與c間的關(guān)系.根據(jù)以上分析，在應(yīng)用重要不等式時(shí)，應(yīng)將分母中的b2,c2分別等權(quán)地分給a2,d2搭配成對(duì)，這樣才能體現(xiàn)這種既有等級(jí)層次又相對(duì)平等的微妙關(guān)系，因此有如下解法：

解a2+b2+c2+d2=

(a2+λb2)+(1-λ)(b2+c2)+λc2+d2≥

即

λ2-3λ+1=0.

因?yàn)?<λ<1，所以

將其代入上述不等式得

即

所以

下面我們?cè)儆么朔ń庖坏篮袇?shù)的有關(guān)分式的最大值問(wèn)題.

分析由題設(shè)知y,z對(duì)于x而言,地位相對(duì)平等對(duì)稱，于是有如下解法：

解引入?yún)?shù)λ∈(0,1).由均值不等式得

x2+y2+z2=

即

所以

綜上可知，求這類分式最值的方法是：根據(jù)分子中字母的“層次對(duì)稱”這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，恰當(dāng)?shù)乇M可能少地引入?yún)?shù)，將分母的平方和巧妙拆分合理搭配，然后用重要不等式“湊出分子”的積和式，再利用對(duì)應(yīng)項(xiàng)系數(shù)成比例確定參數(shù)的值繼而求出最大值.縱觀本文數(shù)例不難發(fā)現(xiàn)：當(dāng)所求式子取得最大值時(shí)，同一層次中的字母取值相同，不同層次的字母取值不同，即不同層次字母的取值成比例，這是一個(gè)非常有趣的現(xiàn)象.此結(jié)果表明字母在條件中具有層次性、平等性和對(duì)稱性，在結(jié)果仍具有這三性，這一結(jié)果簡(jiǎn)直太美妙了，這使我們?cè)俅晤I(lǐng)略到數(shù)學(xué)的對(duì)稱美、奇異美與和諧美.

[1] 張俊.一個(gè)平凡不等式引發(fā)的探究[J].數(shù)學(xué)教學(xué)，2010(12)：12-14.

[2] 鄒生書.巧“設(shè)”妙“分”求最值[J].數(shù)學(xué)通訊(下半月)，2011(3)：31.

[3] 鄒生書.運(yùn)用對(duì)稱探求最值[J].河北理科教學(xué)研究，2010(6)：3-5.