通过中值法、代入法、三角换元法、不等式法、导数法等五种不同方法,详细介绍求代数式a^2+b^2在a+b=3条件下最小值的计算步骤。
主要公式:1.(sinx)^2+(cosx)^2=1.
2.y=x^2,则函数的导数y´=2x。
3.函数y=a-(sinx)^2为减函数,其中a为常数。
方法一:中值法设a=3/2+k,b=3/2-k,则:
f(a,b)
=a^2+b^2
=(3/2+k)^2+(3/2-k)^2
=9/2+2k^2.
可知,当k=0时,f(a,b)有最小值,即:
f(a,b)min=9/2。
方法二:代入法∵a+b=3,
∴b=3-a,代入所求代数式得:
f(a,b)=a^2+b^2
=a^2+(3-a)^2
=2a^2-2*3a+3^2。
=2(a-3/2)^2+9/2,
可知,当k=0时,f(a,b)有最小值,即:
f(a,b)min=9/2。
∵a+b=3,
∴可设a=3(sinx)^2,b=3(cosx)^2,代入所求代数式得:
f(a,b)=a^2+b^2
=3^2[(sinx)^4+(cosx)^4]
=3^2{[(sinx)^2+(cosx)^2]^2-2(sinxcosx)^2}
=3^2[1-2(sinxcosx)^2]=3^2[1-(1/2)(sin2x)^2]
可知,当sin2x=±1时,f(a,b)有最小值,即:
f(a,b)min=9/2。
方法四:不等式法∵a+b=3,
∴(a+b)^2=3^2,即:
a^2+2ab+b^2=3^2,
2ab=3^2-(a^2+b^2)≤(a^2+b^2),
则:2(a^2+b^2)≥3^2,
(a^2+b^2)≥9/2。
故f(a,b)min=9/2。
方法五:导数法根据题意,构造如下函数:
设g(a,b)=a^2+b^2+λ(a+b-3),
分别对a,b求偏导数得:
g´(a,b)a=2a+λ,
g´(a,b)b=2b+λ,
令g´(a,b)a=0,g´(a,b)b=0,得a=b。
又因为a+b=3,所以a=b=3/2.
则f(a,b)min=2*(3/2)^2=9/2。
还有没有其他解法呢,欢迎大家讨论,共享学习乐趣。