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处理多元问题的思维策略

作 者:靳国林 河北省承德市双滦区实验中学 067101

在解许多代数问题时经常会遇到多元的情形,即问题中涉及一两个以上的多个量元,对此有些同学深感麻烦或者没有对策,那么现在我们给出处理这类问题的常见思维策略,以期对同学们有所帮助.
        一、 主元策略
  例1.已知,试确定实数的取值范围,使不等式ax2+ty2≥(ax+ty)2对任意实数x,y都成立.
  解说:此题一共涉及四个字母量元,怎么求解呢?可以这样来分析:字母a是常数,参数为t,而可看成变量,因其地位均等,故将谁作主元都行,比如视不等式为关于x的不等式,则有
  ax2+ty2≥a2x22atxy+t2y2,即(a2-a)2+2atyx+y2(t2-t)≤0,
  ∵a∈(0,1),∴a2-a=a(a-1)<0,∴二次函数f(x)=(a2-a)x2+2atyx+y2(t2-t)的图像开口向下,则要使f(x)≤0对x∈R恒成立,只须
  △=(2aty)2-4(a2-a)y2(t2-t)≤0=》  a222(a2-a)(t2-t)≤0
    =》  t2-(1-a)t≤0=》  t[t-(1-a)]≤0,
  则由a∈(0,1)得:0≤t≤1-a,故使不等式ax2+ty2≥(ax+ty)2对任意实数x,y都成立的t的取值范围是[0,1-a].
        二、 变元策略
  例2. 已知实数m满足m<2时,函数f(x)=x2+(m-2)x+(1-m)值横正,求x的取值范围.
  解说:此题字母量元不多,只有两个,主元是x,参数是m,照惯例不等式
  f(x)=x2+(m-2)x+(1-m)>0变为(x-1)2>-m(x-1)
  再设y1=(x-1)2,y2=-m(x-1)可以构造直曲关系求解.
  现在变更思维角度,视为主元,则问题变为求的取值范围,使原不等式m∈在(-2,2)上恒成立.这就异常简捷了,因为曲线已转化为直线.
  原不等式f(x)=x2+(m-2)x+(1-m)>0即为f(x)=g(m)=(x-1)m+(x-1)2>0.
  其图像为一条直线(图略),则欲使当m<2时g(m)>0恒
                      g(-2)≥0
成立,只须    g(2)≥0,由此解得:x≤-1,x≥3,此即所求范围.
         三、 换元策略
        例3. 试求最大实数,使不等式■+■+■≥0对x∈(c,a)恒成立.
  解说:此题涉及四个字母量,主元是,但若注意到c<x<a,(a-x)+(x-c)=a-c,所以可以换元转化,使问题变得简单些.
  设a-x=m,x-c=n,则a-c=m+n,且m,n∈R+.
  原不等式即为■+■≥■,亦即k≤■+■=2+■+■.
  则要使不等式恒成立,只须k小于等于右侧的最小值即可.
  ∵■+■≥2(当m=n时取等号),∴k≤4.
  故所求实数k的最大值为4.
        四、 减元策略
        例4. 已知对任意实数,二次函数f(x)=ax2+bx+c的值非负,若a<b,试求M=■的最小值.
  解说:此题字母量元较多,开始可能没有思路,我们可以按条件试着分析如下.
  由条件可知,b>a>0,且b2-4ac≤0,∴c≥■,于是有
  M=■≥■=■.
  至此,量元个数缩减为两个,即a和b,且“■”实际上只是一个.为简化起见,设t=■,则t>1,故有
  M=g(t)=■=■+■+■≥2■+■=3,
  当t=4即b=4a,c=4a时,M取最小值3.