前言
需要将题目中的常数作以代换,以便于更好的使用均值不等式。
一、案例说明
例1【2019届宝鸡市高三理科数学质检Ⅱ第16题】
已知三角形的内角\(A、B、C\)所对的对边分别是\(a、b、c\),若\(a=\sqrt{2}\),\(b^2-c^2=6\),则角\(A\)最大时,三角形\(ABC\)的面积为_________。
分析:由\(cosA=\cfrac{b^2+c^2-a^2}{2bc}=\cfrac{b^2+c^2-2}{2bc}=\cfrac{b^2+c^2-\cfrac{b^2-c^2}{3}}{2bc}=\cfrac{b^2+2c^2}{3bc}\ge \cfrac{2\sqrt{2}}{3}\),
即\(cosA\)的最小值为\(\cfrac{2\sqrt{2}}{3}\),当且仅当\(b=\sqrt{2}c\)且\(b^2-c^2=6\),即\(b=2\sqrt{3}\),\(c=\sqrt{6}\)时取到等号;
此时\(A\)取到最大值,\(sinA=\cfrac{1}{3}\),
故\(S_{\triangle ABC}=\cfrac{1}{2}bcsinA=\cfrac{1}{2}\times 2\sqrt{3}\times \sqrt{6}\times \cfrac{1}{3}=\sqrt{2}\)。
反思:①常数代换,由\(2=\cfrac{6}{3}=\cfrac{b^2-c^2}{3}\),之所以做常数代换,是为了整理后便于使用均值不等式求\(cosA\)的最值。
②教师备用,也可以这样考虑,\(cosA=\cfrac{b^2+c^2-a^2}{2bc}\),即\(f(c)=\cfrac{2c^2+4}{2\sqrt{c^2+6}c}(c>0)\),求函数\(f(c)\)的最小值,如果想运算简单,还可以考虑求\(f(c)^2=\cfrac{(2c^2+4)^2}{4(c^2+6)c^2}(c>0)\)的最小值。
例2【2019届宝鸡市高三理科数学二轮资料用题】【2018江西南昌二模】
在三角形\(\triangle ABC\)中,\(A=\cfrac{\pi}{6}\),\(S_{\triangle ABC}=2\),则\(\cfrac{2sinC}{sinC+2sinB}+\cfrac{sinB}{sinC}\)的最小值为【】
分析:由题目易知\(bc=8\),又所求可以用角化边转化为\(\cfrac{2sinC}{sinC+2sinB}+\cfrac{sinB}{sinC}=\cfrac{2c}{c+2b}+\cfrac{b}{c}\);
法1:接下来,可以考虑\(b=\cfrac{8}{c}\),代入上式,将二元函数转化为一元函数,但尝试后思路卡壳,故思维需要转向;
法2:令\(\cfrac{b}{c}=t\),原式=\(\cfrac{2c}{c+2b}+\cfrac{b}{c}=\cfrac{2}{1+2\cdot \frac{b}{c}}+\cfrac{b}{c}\),
\(=\cfrac{2}{1+2t}+t=\cfrac{2}{1+2t}+\cfrac{1}{2}(1+2t)-\cfrac{1}{2}\)
\(=\cfrac{2}{1+2t}+\cfrac{1+2t}{2}-\cfrac{1}{2}\ge 2-\cfrac{1}{2}=\cfrac{3}{2}\)
当且仅当\(\cfrac{2}{1+2t}=\cfrac{1+2t}{2}\),即\(t=\cfrac{1}{2}\)时,即\(b=2\),\(c=4\)时取到等号;
法3:为能用上\(bc=8\),需要将表达式做相应的变形,且\(c^2=\cfrac{64}{b^2}\)
原式=\(\cfrac{2c}{c+2b}+\cfrac{b}{c}=\cfrac{2bc}{b(c+2b)}+\cfrac{bc}{c^2}\)
\(=\cfrac{2\times 8}{8+2b^2}+\cfrac{8}{c^2}==\cfrac{16}{8+2b^2}+\cfrac{b^2}{8}\)
\(=\cfrac{8}{4+b^2}+\cfrac{b^2}{8}=\cfrac{8}{4+b^2}+\cfrac{b^2+4}{8}-\cfrac{1}{2}\)
\(\ge 2\sqrt{\cfrac{8}{4+b^2}\cdot \cfrac{4+b^2}{8}}-\cfrac{1}{2}=2-\cfrac{1}{2}=\cfrac{3}{2}\)
当且仅当\(b=2\),\(c=4\)时取到等号,故所求的最小值为\(\cfrac{3}{2}\),故选\(C\)。
例3
已知\(f(n)=\cfrac{1}{n}+\cfrac{9}{n-6}\),\(n\in N^*\),求\(f(n)\)的最小值和最小值点。
分析:当\(n=2\)时,\(f(n)_{min}=2.75\).
均值不等式使用的另外一个