一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种

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一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种

最近好几个长沙高一家长问我:孩子一道题磨10分钟,算半天还错,是不是刷题不够?

基本不等式这一章,真正拉开分差的不是“会不会用公式”,而是“遇到同一个式子,你能看出几条路”。

今天这道题出自高一的月考试卷:已知两个正数满足一个“和 + 积”的关系式,求其中一个线性式的最小值。

绝大多数同学拿到手第一反应就是“两边除以 2,凑均值”——能做出来,但走得磕磕绊绊。而真正熟练的人,30 秒就能收。这道题我一共拆出四种解法,从最实打实的代换,到最快的配凑因式分解。你看完会发现:四种解法背后其实是同一件事。

建议先自己动手做一遍,再一道道往下看。

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先看题目

这道题的答案是 4。不过在说为什么之前,我们先把它做出四种花样来。

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题目条件很干净:两个正数、一个等式、求一个线性式的最小值。没有参数、没有绝对值,看着人畜无害。

读完题第一件事:别急着套公式,先看“这个式子里,谁和谁被绑在一起”。x+2y+2xy 里同时出现了和与积——这就是本题唯一的线索。

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解法一:配凑因式分解(最讲道理的一种)

思路 式子里同时出现 x+2y 和 2xy,做因式分解的直觉应该立刻跳出来:x+2y+2xy 两边加 1,就能凑成 (x+1)(2y+1)。

x+2y+2xy+1=(x+1)(2y+1)

解析 由 x+2y+2xy=8,两边同时加 1:

x+2y+2xy+1=9,即 (x+1)(2y+1)=9;

我们要的是 x+2y,而 x+2y=(x+1)+(2y+1)-2;

因为 x+1>0、2y+1>0,由基本不等式:

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所以 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第4张图片-四季读书网。

当 x+1=2y+1 即 x=2y 时取等,代回得 x=2、y=1。

点睛 关键就一步:把“和 + 积”配成“积为定值”的形式。(x+1)(2y+1)=9 一出现,剩下的全交给基本不等式。这种“加 1 配积”的手感,是这一章最值钱的直觉。

核心结论x+2y+2xy 型:加 1 配成 (x+1)(2y+1),把“和 + 积”变成“定积”。(x+1)(2y+1)=9 ⟹ 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第5张图片-四季读书网。

故最小值 4(此时 x=2,y=1)

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解法二:直接消元 + 基本不等式(参考答案的写法)

思路 一个方程两个未知数,那就先消掉一个。从原式反解出 y,把 x+2y 写成只含 x 的函数,再逐项用均值。

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解析 由 x+2y+2xy=8 反解得 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第7张图片-四季读书网(注意 x<8,否则 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第8张图片-四季读书网);

代入目标:一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第9张图片-四季读书网;

把 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第10张图片-四季读书网 拆开:一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第11张图片-四季读书网;

所以 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第12张图片-四季读书网;

因为 x+1>0,用基本不等式:一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第13张图片-四季读书网,

所以 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第14张图片-四季读书网,当 x+1=3 即 x=2 时取到。

点睛 分式拆项是硬功夫:一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第15张图片-四季读书网 这种,一定要练到能一眼写成 “一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第16张图片-四季读书网”。诀窍是拿分母的常数去配分子的常数——分母是 x+1,就把分子凑出 x+1。

核心结论 消元后把式子拆成 “一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第17张图片-四季读书网” 的形状,再用 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第18张图片-四季读书网。取等条件一定回去验。

故最小值 4(此时 x=2,y=1)

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解法三:“过河拆桥”法(换元凑均值,最快的一条路)

思路 干脆设所求整体为 t,让它进到等式里,用“和定积最大”把积换成 t 的上界——一步压成一元不等式。

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解析 记 t=x+2y,则题设 x+2y+2xy=8 变成 2xy=8-t;

由基本不等式,对正数 x,2y 有 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第20张图片-四季读书网;

代入 2xy=8-t:一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第21张图片-四季读书网;

整理得 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第22张图片-四季读书网,即 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第23张图片-四季读书网;

因为 t=x+2y>0,所以 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第24张图片-四季读书网。

当 x=2y 时取等,解得 x=2、y=1,此时 t=4。

点睛 这一招我习惯叫它“过河拆桥”:先把要求的东西(t)设出来,再用不等式把多余的未知量(2xy)换成 t 的表达式,最后桥一拆,算式里只剩 t 一个字母。考场上这往往是最快的一条路。

核心结论 “和 + 积”型求整体最值,把积用 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第25张图片-四季读书网 换成和的上界,直接得到一个只含 t 的二次不等式。

故最小值 4(此时 x=2,y=1)

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解法四:判别式法(不用解出任何一个字母)

思路 换个视角:把 x、2y 看成一个一元二次方程的两个正根。既然它们存在,判别式就不能小于 0——这一步就足够把范围卡出来。

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解析 设 u=x,v=2y(u>0,v>0),则条件化为 u+v+uv=8,目标为 u+v 的最小值;

记 s=u+v、p=uv。由题设得 s+p=8,即 p=8-s;

又 u、v 是方程 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第27张图片-四季读书网 的两个正根,

根存在 ⇒ 判别式 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第28张图片-四季读书网;

代入 p=8-s:一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第29张图片-四季读书网,展开整理得 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第30张图片-四季读书网;

解得 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第31张图片-四季读书网 或 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第32张图片-四季读书网,而 s>0,故 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第33张图片-四季读书网。

当 u=v=2 即 x=2、y=1 时取等。

点睛 “两个正数是某方程的根”是这类题的万能后门。看到“和”与“积”同时出现,就该想到构造方程、用判别式。注意最后要用 s>0 把 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第34张图片-四季读书网 舍掉。

核心结论 设 s=u+v、p=uv 构造方程,一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第35张图片-四季读书网 是隐含约束。本题直接压出 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第36张图片-四季读书网。

故最小值 4(此时 x=2,y=1)

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四种解法,一张表看清

同样是这道题,四条路的“入口”完全不同。你不需要全记住,但要能在考场上快速判断该走哪条。

解法一 配凑:两边加 1 变出定积,(x+1)(2y+1)=9 —— 最讲道理,适合刚开始练

解法二 消元:反解出 y,拆成 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第37张图片-四季读书网 —— 参考答案写法,最通用

解法三 换元:设 t=x+2y,用 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第38张图片-四季读书网 一步压成一元 —— 最快,考场上首选

解法四 判别式:设 s、p 构造方程用 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第39张图片-四季读书网 —— 不用解出字母,最巧

如果只是考场上抢分,我推荐解法三:设一个 t,一个不等式就结束。但如果你想把基本不等式这块彻底打通,四种都要会——它们对应四类不同的变形。

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三个坑,对着检查一下

① 用基本不等式只看“能用”,不验“等号能不能取到”。本题必须回到 x=2、y=1 才算完;

② 解法三、解法四里都得到了 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第40张图片-四季读书网,忘了用 t>0 把 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第41张图片-四季读书网 舍掉,答案就多了一个尾巴;

③ 把“凑 x+1”配错项。一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第42张图片-四季读书网 要凑的是分母的 x+1,不是 x——写成 一道高一月考真题,4种解法,很多孩子只会第1种-第43张图片-四季读书网 才是对的。

这三点卡住了,最值题的分就丢在这里。真想拿下这一章,这四类变形必须练成条件反射。

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写在最后

一道月考题,四种解法,本质上都在处理同一个矛盾:两个正数的“和”与“积”互相牵制。谁能把这个关系看得越透,谁在考场上就越从容。

这道题我建议你至少抄三遍——不是抄答案,是抄每一种解法的“第一个念头”。真正拉开差距的,从来不是最后那几步计算,而是你看到式子时,脑子里冒出来的第一个方向。

—— 辉风阁 · 唐老师 原创

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