用配方法求最值(怎样用配方法求极值)
我们通常把y=ax² bx c(a≠0)叫做变量x的二次函数。这个函数在直角坐标系上的图像是一条抛物线。
利用配方法,可以对函数y作以下变形:
凡是可以用二次函数来表示的实际问题,都可以运用上面的结论。
我们来看几道例题。
例1 用长度为m米的篱笆材料围成一个矩形场地,要使这块地的面积最大,应该如何确定边长?
这是一个二次函数。由于a=—1<0,所以y有最大值。运用上面的结论分析,可得
由此可知:
当矩形周长为定值时,以正方形的面积为最大。
例2 两数之和为16,问此两数取何值时,平方和最小?
解:设一个数为x,依题意另外一个数为16—x,设两数的平方和为y,可得
y=x² (16—x)²
去括号并整理,得
y=2x²—32x 256
用配方法求解,可得
y=2(x²—16x 128)
=2(x²—16x 64—64 128)
=2[(x²—16x 8²) 64]
=2[(x—8)² 64]
=2(x—8)² 128
显然,当(x—8)²=0时,y有最小值128,
∴x=8
当两数都是8时,平方和y有最小值128。
例3 一条直线上有相距100公里的A、B两点。甲车以每小时40公里的速度从A向B行驶,与此同时,乙车以每小时60公里的速度由B向C直线行驶(设∠ABC=120°)。问:经过多少时间后,甲与乙相距最短?
解:设经过x小时后,甲到达D,乙到达C,如下图所示,
∵∠ABC=120°,由余弦定理得
CD²=BD² BC²—2BD·BC·cos120°
=(100—40x)² (60x)² 2(100—40x)60x·0.5
=2800x²—2000x 10000
=400(7x²—5x 25)
图上的CD就是经过x小时后甲与乙的距离,而这个距离的平方是x的二次函数。显然,CD²与CD、7x²—5x 25同时取得极值。
由y=7x²—5x 25知a=7>0,因而
以上,介绍了配方法的重要应用:求二次函数的极值。求极值还有其它方法,例如判别式法,抛物线顶点法等,就不讲了,以免喧宾夺主,冲淡主题。
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