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【研题札记】一道月考题的解答随记

丁益民 小丁话数学 2022-07-17


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沉寂了太久,决定还是要更新一下,离开的这些天,粉丝人数却只增不减,若再不及时回归就对不起各位的支持了。



昨天,我校举行了高三月度调研检测,其中有这样一道题:
已知正实数a,b满足ab(a+b)=4,则2a+b的最小值为            .
这是一道多元求最值问题,当时监考中就发现一个考场没有几个人能做出,可见难度不是一般。在各级考试(尤其是模考、联考)中此类问题频频出现,已成为命题者青睐的“杀手锏”,同时也成为莘莘学子剪不清理还乱的“拦路虎”,各大期刊以及众多自媒体公众号经常探讨此类问题,一线教师在教学中也特别重视此类问题的复习与讲解——但由于此类问题技巧性强,知识跨度大,形式变幻莫测,学生们往往浮于“依瓢画葫芦”的模仿阶段,终不得法,郁郁寡欢。
此类问题基本可遵循“消元”、“换元”、“齐次化”等策略将其转化利于操作的基本模型(如一元函数)上去,借助于函数、方程、均值不等式等知识进行处理,但最大的问题是如何转化?怎么想到这个转化方式的?这个问题还是要看学生的个体悟性与个人基本功了。
就本题而言,可通过齐次化转化为一元函数:
由于条件是等式,如能用其中一个表示另一个,则可通过代数表示进行消元,进而转化为一元函数(或基本模型,如本题可以转化为所谓的“牛顿三叉戟型”函数):
另外,此类问题还需要解题者冷静分析已知与目标之间的关联,通过他们之间的关联进行合理消元,如本题可通过分析来构建已知与目标都与a^2+ab的联系,从而达到消元目的。
可见,上述三种思路都围绕着“消元”这一核心目标进行,思路1、2思维量较低,但运算活重一些,而思路3相对思维要求高一点,因此其运算操作显得少很多,这就是“脑力活”与“体力活”的PK,多想就意味着少算,少想必然要做苦力活,从解题角度看,体力劳动与体力劳动一个都不能少!
由于目标式是一次式,这样的目标往往可以进行单值换元,厘清主元与参数的关系,将其转化方程有解问题处理:

这一思路被很多学生所接受,特别是消元转化后为一元二次方程的情形,但要注意转化的等价性,如本题中是在(0,t/2)内有解,这一点往往很多同学忽视。
当然,此类问题有个大BUG解法,即可以运用高等数学中的拉格朗日乘数法求条件极值,注意是条件极值,不是最值,所以慎用,而且有时解方程比较麻烦。
      多元最值问题的破解研究值得我们一起探寻,小丁建议:不要停留于炫技,而是从学生的已有认知中寻求突破的可能性与策略,当然这个不是一朝一夕的事,需要研究与常抓不懈。同时,从应试角度来讲,对于一些学生而言,这样的问题也许是遥不可及的梦,可以根据自身情况进行选择或坚持。
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