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1. 求最值

不等式与线性规划 · 高三
讲清楚它是什么

定义 在给定约束条件下,确定函数或代数式所能取到的最大或最小数值。

从哪来 本节为高三第1讲起点,无前置知识点记录。基于高中数学必修课程中关于函数性质(单调性、奇偶性)及基本不等式的基础认知展开。

为什么 求最值本质是寻找函数值域的边界。由于函数在定义域内往往具有单调性、对称性或极值点,通过代数变形(如配方法、换元法)或几何意义(如距离、斜率),可以将复杂关系转化为已知模型(如二次函数、直线与圆相切),从而锁定边界值。这是连接代数运算与几何直观的核心桥梁。

代数变形法
强调“化归”思想。将复杂式子通过配方、换元、分离常数等手段,转化为标准的二次函数或基本不等式形式。
适合:逻辑严密、擅长代数运算、对几何直观不敏感的学生。
几何直观法
将代数式赋予几何意义(如两点间距离、点到直线距离、斜率、截距),利用数形结合,通过画图观察边界位置(如相切、端点)直接读出最值。
适合:空间想象力强、喜欢直观理解、代数变形能力较弱的学生。
单调性分析法
先判断函数在定义域内的单调性,若单调则最值在端点取得;若存在极值点,则比较极值与端点值。强调定义域优先原则。
适合:思维严谨、习惯按步骤推导、容易忽略定义域限制的学生。
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练一道
基础题
求函数 $y = x^2 - 4x + 5$ 在区间 $[0, 3]$ 上的最大值和最小值。
变式
已知 $x, y > 0$ 且 $x + 2y = 4$,求 $\frac{1}{x} + \frac{1}{y}$ 的最小值。
试试手自己判
检测题
求函数 $f(x) = \frac{x^2 + 2x + 2}{x + 1}$ ($x > -1$)的最小值。
看答案和判分标准
答案:$2\sqrt{2} - 1$
判对标准:
1. 学生需通过换元 $t = x+1 > 0$ 将函数转化为 $t + \frac{1}{t}$ 的形式(得 2 分)。
2. 正确应用基本不等式并验证等号成立条件 $t=1$ 即 $x=0$ 在定义域内(得 2 分)。
3. 最终计算结果准确为 $2\sqrt{2} - 1$(得 1 分)。
若仅写出过程但未验证等号条件,判为半对;若直接求导但未化简,判为过程分。
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