鄒永喜
在連續(xù)區(qū)間(x1,x2)上,通常有f(x1)=f(x2),此時(shí)極值點(diǎn)x0=x1+x22.由于每個(gè)函數(shù)在單調(diào)區(qū)間上的變化率不同,所以有些極值點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)一定程度的偏移,導(dǎo)致x0≠x1+x22及x1+x2>2x0(或<2x0)這些不等關(guān)系出現(xiàn).極值點(diǎn)偏移問題的難度通常較大,往往需要采取一些相應(yīng)的解題技巧,才能使問題順利獲解.本文主要介紹破解極值點(diǎn)偏移問題的三個(gè)“妙招”,供大家學(xué)習(xí)和參考.
一、換元
換元法是求解極值點(diǎn)偏移問題的常用方法.通常需引入新變量,將比值x2x1或差值x2-x1替換,然后根據(jù)已知關(guān)系式消去x1、x2,從而構(gòu)造出關(guān)于新變量的函數(shù)式,再利用函數(shù)的性質(zhì)解題.
例1.
解答本題,需首先借助關(guān)系等式f(x1)=f(x2)=0,將參數(shù)a轉(zhuǎn)化為lnx2-lnx1x2-x1,將目標(biāo)式轉(zhuǎn)化為關(guān)于x2x1的式子,然后用參數(shù)t替換x2x1,通過換元,將目標(biāo)式轉(zhuǎn)換為關(guān)于t的式子,再構(gòu)造函數(shù)f(t),并利用導(dǎo)數(shù)法證明f(t)>2,即可證明x1x2>e2.
二、構(gòu)造對稱函數(shù)
構(gòu)造關(guān)于極值點(diǎn)x0的對稱函數(shù),能使極值點(diǎn)偏移問題快速獲解.運(yùn)用構(gòu)造對稱函數(shù)的技巧解題的基本思路是:①根據(jù)題意求出極值點(diǎn)x0的值,構(gòu)造與極值點(diǎn)x0有關(guān)的對稱函數(shù)F(x)=f(x)-f(2x0-x)或函數(shù)F(x)=f(x0+x)-f(x0-x);②對函數(shù)F(x)求導(dǎo)并得到對應(yīng)的單調(diào)區(qū)間,從而判斷出f(x)、f(2x0-x)之間的大小關(guān)系;③根據(jù)f(x1)=f(x2)判斷出f(x1)、f(2x0-x2)的大小關(guān)系;④利用f(x)的單調(diào)性得出結(jié)論.
例2.
解答本題,主要運(yùn)用了構(gòu)造對稱函數(shù)的技巧.根據(jù)題意構(gòu)造對稱函數(shù)F(x)=f(x)-f(2-x),然后對F(x)求導(dǎo),判斷出函數(shù)的單調(diào)性,即可比較出f(x)和f(2-x)、f(x1)和f(2-x2)、f(x2)和f(2-x2)的大小關(guān)系,進(jìn)而證明不等式成立.
三、利用對數(shù)均值不等式
對數(shù)均值不等式ab<a-blna-lnb<a+b2在解題中應(yīng)用廣泛.運(yùn)用對數(shù)均值不等式求解極值點(diǎn)偏移問題,需根據(jù)已知條件找出等量關(guān)系式,將其變形為等價(jià)的對數(shù)式.可在等式的兩邊同時(shí)取對數(shù)或分離等式中的對數(shù)式,然后根據(jù)化簡后式子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇合適的對數(shù)均值不等式,將其代入不等式中并放縮,即可解題.
例3.
首先根據(jù)f(x)=xlnx和f(x1)=f(x2)=m建立等量關(guān)系式,由于該等式中含有對數(shù)式,可直接將對數(shù)式分離,然后根據(jù)對數(shù)式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),運(yùn)用對數(shù)均值不等式a+b2>a-blna-lnb將對數(shù)式放縮,從而證明結(jié)論.
例4.
解答第二個(gè)問題,需首先根據(jù)第一個(gè)問題的結(jié)論得到關(guān)系式x1x2=1,然后根據(jù)對數(shù)均值不等式x1x2<x1-x2lnx1-lnx2進(jìn)行放縮,即可證明不等式成立.
雖然極值點(diǎn)偏移問題較為復(fù)雜,但是在解題時(shí),我們只要仔細(xì)審題,根據(jù)已知條件建立恰當(dāng)?shù)年P(guān)系并進(jìn)行合理的變形,就能通過換元,構(gòu)造對稱函數(shù),利用對數(shù)均值不等式求得問題的答案.
(作者單位:廣東省韶關(guān)市新豐縣第一中學(xué))