本题导读

本题是填空题的压轴题,考查多元变量在约束条件下的最值嵌套问题。核心意图是利用判别式或柯西不等式锁定变量间的比例关系,再转化为一元函数求极值。

📌【题干】

Question

(2014年辽宁卷(理)) 对于 ,当非零实数 满足 ,且使 最大时, 的最小值为 .

🔍【思路分析】

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  1. 第一阶段:锁定 的比例关系
    • 目标:使 最大。
    • 策略:令 ,则 。代入约束方程,构造关于 的一元二次方程。
    • 关键点:由于 ,方程必有实根,利用判别式 求出 的上界,并找到取等号(最大值)时 与 的数量关系。
  2. 第二阶段:求目标式最小值
    • 将第一阶段得到的 关系代入 。
    • 此时目标式转化为关于单变量 (或其变形)的二次函数,利用配方法或单调性求得最小值。

✅【答案】

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所述,最小值为

✍【详细解析】

Abstract

第一步:求 最大时的条件 设 ,则 。 代入 得: 整理成关于 的二次方程: 因为 为实数,所以判别式 。 解得 。 当 取最大值 时,方程有重根 。 进而 。 此时有关系式:,即 。 将 代入原方程得 ,即 。

第二步:求目标式最小值 当 最大时, 同号。

  1. 若 : 。 目标式 。 令 ,则 。 当 (即 )时,。
  2. 若 : 代入后目标式可知大于 ,不可能是最小值。

综上所述,最小值为 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:多元变量的最值嵌套问题。

  2. 核心方法:判别式法。在处理“由方程约束求线性组合最值”时,判别式法往往比柯西不等式更容易确定变量间的比例。

  3. 避坑指南:求出 比例后,代入目标式会发现它是一个关于 的二次函数,不可直接使用基本不等式(因为存在负项),应使用配方法。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 柯西不等式证明:。

  2. 结论推广: 令线性组合为 ,代入约束方程用判别式 求 上界,等号处对应变量比例。

  3. 方法推广: 对于 在椭圆型约束 下的最值,比例关系 仅取决于系数,与 无关。

🔗【关联脉络】

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