二元目标函数取值范围的求法

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二元目标函数取值范围的求法

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二元目标函数取值范围的求法
二元目标函数是指含有两个变量的表达式,通常记为,有关二元目标函数的值域、最值问题是常见题型,要注意其中涉及的数学思想和方法。
一、消元法
例1. 若
分析:,利用条件,可对实施消元,使之转化成为==,这样原二元问题就转化一元表达式的最大值,
∴,当原表达式有最大值。
注: 本题除了将二元问题化为一元问题后,还要注意对变量隐含条件的挖掘。一般说来,题目条件中有所求二元变量的等量关系,且能用其中一个去表示另外一个,通常都可以通过消元将二元问题转化为一元问题处理。
二、换元法
例2.?已知,求的取值范围。
分析:由联想到同角三角关系中的,可采用三角换元去处理,
由得, 的取值范围是。
注:三角换元是常用的一种换元方法,要选择适当的三角函数,使代数问题三角化,充分利用三角函数的图象和性质去处理,但换元时,要注意三角式和代数式的等价性。
常见的换元方法:
①若x2+y2=r2 令x=rcosα y=rsinα
②若 令x=acosα y=bsinα
三、重要不等式法(最值定理)
例3.已知a>0,b>0,a+2b=1,求的最小值。
分析:这是有关二元表达式的最值问题,考虑道题目中的条件,可直接利用基本不等式。
≥当且仅当,即时 ,。
注:利用最值定理求最值时要抓住(1)“一正,二定,三等”(2)连续使用同向不等式时要保证等号条件的一致性。本题最常见的错误解法是:由a+2b≥,a+2b=1得≤1,∴≤,∴≥,∴≥≥2×。其原因是两次运用基本不等式的等号成立条件不一致。在a+2b≥中等号成立的条件是a=2b;在≥中,等号成立的条件是a=b,当时,a=b=0,这与已知条件矛盾。此外本题也可采用消元法,换元法去处理。
四、转化法
例4. 已知
分析:,又可转化成点(1,1)到直线上点的距离,由点到线的距离公式得的最小值为
例5.已知满足,求。
分析:根据的结构特征,可联想道点到线的距离公式,则原题可转化为圆上一点到直线的距离的最小值,由图形可知,该距离的最小值又可转化为圆心到直线的距离与半径的差,即:=
∴二元表达式的最小值为。此外本题也可采用换元法求解。
例6 若实数x、y满足x2+y2-6x-4y+12=0,求的最大值及最小值.
分析: 点(x,y)满足圆的方程,而正好看作是圆上的点与原点连线的斜率从而转化为由动点(x,y)向圆所引的两条切线的斜率.由已知得(x-3)2+(y-2)2=1,圆心(3,2),半径为1
设y=kx,即kx-y=0由直线与圆相切,得,解得
的最大值为,最小值为。
此题也可通过作图用两角和差公式计算。
注:以上三题都是转化法,利用数形结合思想中的 “形”中觅“数”,“数”上构“形”, 由所问的问题的表达式结构特征,转化为几何问题。
五、?线性规划法
例7 已知满足,求z=2x+y的最大值和最小值。
?分析: 先作出可行域,如图所示中△ABC表示的区域,且求得、B(-1,-1)、C(2,-1)。作出直线l0:2x+y=0,再将直线l0平移,当l0的平行线l1过B点时,可使z=2x+y达到最小值,当l0的平 行线l2过C点时,可使z=2x+y达到最大值。zmin=2×(-1)+(-1)=-3,zmin=2×2+(-1)=3。
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注:线性规划作为直线方程的延伸,为我们处理二元线性函数的最值提供了一个新的思路和方法。要注意理解与掌握。
总之,二元目标函数的值域,最值问题的处理应是在题中条件的基础上,分析表达式的结构特征,合理选择适当方法求解,通过有效的针对性训练,掌握常见题型的思维方法,多总结,做到真正理解和掌握。

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