轮换对称式的最值问题(教案版).docx

轮换对称式的最值冋题 版） （教案 轮换对称式的最值问题 学生姓名 授课日期 教师姓名 授课时长 知识定位 在不等式和求最值的问题中，轮换对称式是十 分常见的。自招、竞赛中出现的不等式证明或代 数式求最值问题以轮换对称式为主，而这一类有 关轮换对称式的问题也以其简洁优美的数学形 式和较为灵活多变的解决方法成为自招竞赛中 的一大难点。 本章节列举了处理几类轮换对称式问题和几 种常见处理方法，希望同学们在考场上见到这类 问题时能够有思路有针对性地着手处理，而不是 盲目地尝试变形求解（证）。 知识梳理 — 不等式对称和轮换对称式的定义 在一个不等式中，若把其中任何两个字母 ai,aj i,j 1,2,..., n且i j对调位置后,这个不等式不变 （如①产+上弓其中^0）,我们便称此 b+c c+a a+b 2 in不等式是关于也，对称的。如果把不等式中 的字母咧按一定顺序依次轮换（如4换成 in 叮还换成换成绻）后不等式不变（如 ②A+I+V“其中论0）,我们便称此类 n + c c + ci a + n 不等式是关于 w”轮换对称的。 对称式与轮换对称不等式的性质 由定义易知，对称的不等式一定是轮换对称的 （如①），而轮换对称的不等式却不一定是对 称的（如②就不是对称的）。 关于a觇对称的不等式,由于“互换后原不 等式不变，因此要想怎么排列他们的大小顺 序，只要调换其位即可，故我们可任意排列 q,冬,…,a”的大小顺序（如在①中可设abc ）f而 关于“”?，,,是轮换对称的不等式则不能任意排 列其字母的大小顺序，而只能做较弱的排列， 如q la”，a? la”，. . .，％ 2a”，即某 是其中的 最大或最小（如②中可设.c, ab\因为我们 总可以通过轮换把某个字母调整到最小或最 大的位置。 2.取得最值的判定 暑期讲义轮换对称式一讲中我们提到，轮换对 称式取到最值时往往各地位轮换对称的变量 取值相等。在这种情况下我们可以简化问题为 先判断最值和取到最值的条件，在转化为不等 式证明问题（此时取等的条件也作为一个解决 不等式证明的重要提示）。 当然，并不是所有轮换对称式取最值的条件都 是上述，所以我们尽可能用特值等方法验证来 舍弃显然不合理的假定，确认判断正确后再转 化为证明问题，这样可以减少无用功。值得注 意的是，判断各变量相等时取到的是最大还是 最小值与题目要求比对是十分必要的。 轮换对称式常见的处理方法（结合例题讲解） （1） 凑项法（最常用） 在判断出最值后，利用基本不等式等 号成立的条件凑项证明，只要领悟添 项的技巧，完全可以程式化证明一类 不等式。主要细分为凑项降幂法、凑 项升幂法、凑项去分母法、凑项平衡 系数法。 基本思路：判断该题为轮换对称式； 通过条件得出取最值时各字母或参 数的值；判断是最大或最小值，抓住 其中一项深入研究，构造均值不等式 的其他项，再运用均值不等式加以证 明。 上述各种凑项方法不是相对独立的， 可以交替使用，但凑项的关键是在求 和时能利用已知条件，并能取到等 号。 （2） 求配偶式法（即（1）的进化版本） 当直接配凑较为困难时我们可以通过先 设待定系数求解的方法找到要凑得项。充 分利用轮换对称式等式的结构特点以及 等号成立的条件为导向，运用待定系数法 构造配偶式，然后运用均值不等式等号成 立的条件以及所证轮换对称不等式等号 成立的条件求出待定系数，从而使所证不 等式获得证明。其中设配偶式求配偶因子 是该方法的关键一步和核心部分，也是它 与方法（1）的主要区别。 （3） “非常规最值的应对方法 前几个方法中，首要是确认在各变量取值 相等时取到最值，这类最值问题称为“常 规最值”。然而并非所有的轮换对称式都 满足这一要求，因而面对一些“非常规最 值”问题，也有一些特定的其他方法，如: 构造不等式法、导数法（没有例题，导数 法结合主元思想是证明不等式、求最值很 常规的一类方法，本节不再做说明）和图 像法等。 例题精讲 【试题来源】 【题目】已知x,y,zR ，且x y z 1 ，求 4x 1 .,4y 1 4z 1的最大值 【答案】21 【解析】 猜想当x y z 1时取得最大值，此时 J4x 1 v4y 1』4z 1 ，最大值为 %121。 下证明：因为2、； 4x 1 7 4x 1 ,所以 3 5 3 5 3 5 4x 1 ，7（2x 3），同理 Yy 1、严-），‘ 4z 1、、严?, 上述三式相加，并将x y z 1代入化简即得证。 （本题也可以用琴生不等式易证得） 【知识点】轮换对称式凑项升幂法 【适用场合】当堂例题 【难度系数】2 【试题来源】 【题目】 证明Cauchy不等式a； a； 【答案】（证明题） 【解析】 证明：设a! a2 an a，则皆（讣2 2a ai，