初中数学经典题:求xy的最大值,一个全新的方法帮你拓展思维
要说初中数学的难点,最值问题肯定算一个,包括了代数的最值问题和几何的最值问题。就个人而言,我觉得几何的最值问题要比代数更难,比如费马点问题、动点问题等,每种题型都有特定的模型。代数的最值问题思路相对更加简单,其中最重要的方法就是转化成函数问题,比如下面和大家分享的这道初中数学经典题目。
解法一
这道题比较常规的做法就是用x表示y或者用y表示x,然后再代入xy中就可以得到关于y或者x的一个二次函数,这个二次函数的最大值也就是xy的最大值。这个方法用到了非常重要的函数思想,难度不大,不过计算量稍微有点大。
过程如下:
解法二
除了函数思想,我们再介绍一个比较新的、来自于一元二次方程解法的方法。
美国一位教授发现了一种全新的一元二次方程的解法:解方程ax²+bx+c=0(a≠0),根据韦达定理可得,两根之和为-b/a,两根之积为c/a,即x1+x2=-b/a,x1x2=c/a。那么可设x1=-b/2a+t,x2=-b/2a-t,再代入两根之积即可求出t,进而得到x1和x2。
例题如下:
本题和上面一元二次方程解题过程中出现的形式非常类似,有两个数之和有两个数之积,所以也可以设2x=3+t,3y=3-t,然后可以求出6xy的最大值,从而得到xy的最大值。当然也可以直接表示出x、y后再代入求值。
过程如下:
解法三
要求xy的最大值,很明显x、y同号时才会最大。又因为2x+3y=6,所以x、y为正数时xy才会取得最大值。
此时,我们可以把x和3y/2看成是一个长方形的长和宽,也就是说这个长方形的周长就等于2x+3y=6为一个定值。根据几何知识可知,四边形周长一定时,正方形面积最大。即x=3y/2时,四边形为正方形,且面积为3xy/2为最大值,从而得到xy的最大值。
过程如下:
解法四
经过解法三的分析,我们知道只有x、y都大于零时xy才能取得最大值。这样就可以将xy变成2x×3y/6,这样就满足了基本不等式求最值的使用条件——“一正二定三相等”,所以可以直接利用高中学到的基本不等式进行快速求解。
这个解法用到了高中基本不等式的相关知识,有兴趣的同学也可以提前了解一下。过程如下:
本题是初中数学的一道经典题目。总体来说,题目难度不大,而且解法多样,但是却可以很好地培养孩子的数学思维和思考能力,还是很值得研究的。