初中九年级数学竞赛培优讲义全套专题10 最优化[精品]

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专题10 最优化

阅读与思考

数学问题中常见的一类问题是:求某个变量的最大值或最小值;在现实生活中,我们经常碰到一些带有“最”字的问题,如投入最少、效益最大、材料最省、利润最高、路程最短等,这类问题我们称之为最值问题,解最值问题的常见方法有:

1.配方法

由非负数性质得()02

≥±b a .

2.不等分析法

通过解不等式(组),在约束条件下求最值. 3.运用函数性质

对二次函数()02

≠++=a c bx ax y ,若自变量为任意实数值,则取值情况为:

(1)当0>a ,a b

x 2-=时,a b ac y 442-=最小值 ;

(2)当0

b

x 2-=时,a b ac y 442-=最大值 ;

4.构造二次方程

利用二次方程有解的条件,由判别式0≥∆确定变量的取值范围,进而确定变量的最值.

例题与求解

【例1】当x 变化时,分式12

15

632

2++++x x x x 的最小值是 .

(全国初中数学联赛试题)

解题思路:因分式中分子、分母的次数相等,故可将原分式用整式、真分式的形式表示,通过配方确定最小值.

【例2】已知1≤y ,且12=+y x ,则2

2

3162y x x ++的最小值为( )

A.

719 B. 3 C. 7

27 D. 13 (太原市竞赛试题)

解题思路:待求式求表示为关于x (或y )的二次函数,用二次函数的性质求出最小值,需注意的是变量x 、y 的隐含限制.

【例3】()2

13

22+-=x x f ,在b x a ≤≤的范围内最小值2a ,最大值2b ,求实数对(a ,b ). 解题思路:本题通过讨论a ,b 与对称轴0=x 的关系得出结论.

【例4】(1)已知2

11-

+

-=x x y 的最大值为a ,最小值b ,求2

2b a +的值. (“《数学周报》杯”竞赛试题)

(2)求使()168422

+-+

+x x 取得最小值的实数x 的值.

(全国初中数学联赛试题)

(3)求使2016414129492

2

2

2

+-+++-++y y y xy x x 取得最小值时x ,y 的值.

(“我爱数学”初中生夏令营数学竞赛试题)

解题思路:解与二次根式相关的最值问题,除了利用函数增减性、配方法等基本方法外,还有下列常用方法:平方法、判别式法、运用根式的几何意义构造图形等.

【例5】如图,城市A 处位于一条铁路线上,而附近的一小镇B 需从A 市购进大量生活、生产用品,如果铁路运费是公路运费的一半,问:该如何从B 修筑一条公路到铁路边,使从A 到B 的运费最低?

(河南省竞赛试题)

解题思路:设铁路与公路的交点为C ,AC =x 千米,BC =y 千米,AD =n 千米,BD =m 千米,又设铁路每千米的运费为a 元,则从A 到B 的运费(

)

ay m y n a S 222+--=,

通过有理化,将式子整理为关于y 的方程.

【例6】(1)设r x ,1+r x ,…,k x (r k >),为k -r +1个互不相同的正整数,且x r +x r +1+…+

x k =2003,求k 的最大可能值.

(香港中学竞赛试题)

(2)a ,b ,c 为正整数,且4

32c b a =+,求c 的最小值.

(全国初中数学联赛试题)

解题思路:对于(1),因r =1,对k -r +1= k -1+1=k 个正整数x 1,x 2,…,x k ,不妨设x 1<x 2

<…<x k =2013,可见,只有当各项x 1,x 2,…,x k 的值愈小时,才能使k 愈大(项数愈多),通过放缩求

k 的最大值;对于(2),从()()

222b a c a c =+-入手.

能力训练

A 级

1.已知三个非负数a ,b ,c ,满足3a +2b +c =5和2a +b -3c =1,若m =3a +b -7c ,则m 的最小值为___________,最大值为 .

2.多项式p =2x 2-4xy +5y 2

-12y +13的最小值为 .

3.已知x ,y ,z 为实数,且x +2y -z =6,x -y +2z =3,那么x 2

+y 2

+z 2

的最小值为 .

(“希望杯”邀请赛试题)

4.若实数a ,b ,c ,满足a 2

+b 2

+c 2

=9,则代数式(a -b )2

+(b -c )2

+(c -a )2

的最大值为 ( )

(全国初中数学联赛试题)

5.已知两点A (3,2)与B (1,-1),点P 在y 轴上且使PA +PB 最短,则P 的坐标是( ) A.(0,2

1-

) B.(0,0) C.(0,611) D.(0,41

-)

(盐城市中考试题)

6.正实数x ,y 满足1=xy ,那么

4

441

1y x +的最小值为( ) A.

21 B. 85 C. 1 D. 4

5

E. 2 (黄冈市竞赛试题)

7.某公司试销一种成本单价为500元/件的新产品,规定试销时的销售单价不低于成本单价,又不高于800元/件,经试销调查,发现销售量y (件)与销售单价x (元/件)可近似看作一次函数b kx y +=的关系(如图所示).

(1)根据图象,求一次函数b kx y +=的解析式;

(2)设公司获得的毛利润(毛利润=销售总价-成本总价)为S 元. ①试用销售单价x 表示毛利润;

②试问:销售单价定为多少时,该公司可获得最大毛利润?最大毛利润是多少?此时的销量是多少?

(南通市中考试题)

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