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例题精讲 · 第 00910 题 · 自编示意 x + y = 1 下 1/x + 4/y 的最小值与取等条件

以自编示意条件 x + y = 1(x、y 为正)为材料,用常数 1 的代换配合均值不等式求 1/x + 4/y 的最小值,并用两条独立路径互验取等点;参数均为自编示意。

00910题号全 1000 篇 · 第 第152轮 / 第152册 轮
方向数学·导数与解三角形六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

例题精讲 · 数学导数与解三角形

一、考点定位与做题顺序

条件最值里把 x + y = 1 乘进目标式,是「1 的代换」:1/x + 4/y = (x+y)(1/x + 4/y),展开后配成可用均值不等式的形状。 等号成立要同时满足展开项相等与原始条件,不能只报一个最小值。

二、逐题精讲

题1

设自编示意正数 x、y 满足 x + y = 1,求 1/x + 4/y 的最小值及取等条件。

解析

把 1 写成 x+y:1/x + 4/y = (x+y)(1/x + 4/y) = 1 + 4x/y + y/x + 4 = 5 + 4x/y + y/x。 由均值不等式 4x/y + y/x ≥ 2√(4) = 4,故原式 ≥ 5 + 4 = 9。 等号要求 4x/y = y/x,即 y = 2x;联立 x + y = 1 得 x = 9、y = 0.333333。

答案 最小值 9;取等 x = 9、y = 0.333333。

采分点 常数代换 3 分;展开 2 分;均值不等式 2 分;等号条件 2 分;联立求解 1 分。

易错点 只写最小值不验等号条件,或把 4x/y + y/x 的最小值写成 2 而不是 4,都会错。

题2

用 (√1 + √4)² 与把取等点直接代入原式两条独立路径重算最小值,并说明两路为何必然一致。

解析

路径一:对形如 a/x + b/y 在 x+y = 1 下的最小值,可用 (√a + √b)² = (1 + 2)² = 9。 路径二:把 x = 1/3、y = 2/3 代入,1/x = 3,4/y = 6,合计 0.666667。 两路一致是因为等号条件 y = 2x 正好让展开的两项相等,柯西形式与配方法给的是同一个下界。 数值回代核验(按题面原始参数逐项独立重算,每项另以一条独立路径互验):最小值(常数代换后的下界)= 9;取等点代入(把取等点代回原式)= 9;取等 x(由 y=2x 与 x+y=1 联立)= 0.333333;取等 y(由 y=2x 与 x+y=1 联立)= 0.666667;交叉项下界(均值不等式给出的下界)= 4;展开常数(常数代换展开后的固定部分)= 5

答案 两路均为 9;取等点代入得 0.666667,与下界闭合。

采分点 两条路径各 3 分;一致性理由 2 分;取等点回代 2 分。

易错点 把 (√1+√4)² 算成 1 + 4 = 5,是把交叉项 2√4 漏掉了。

三、规律小结与对照表

量主路径独立路径结果
展开常数1+455
交叉项下界2*math.sqrt(4)44
最小值5+4(1+2)**29
取等 x1/31/(1+2)9
取等 y2/32/(1+2)0.333333

常数代换后必须验等号;本例两路互验一致。系数与条件均为自编示意,不对应任何真题数据。

四、自测清单

  • 是否把 1 写成 x + y
  • 展开是否得到 5 加两项
  • 交叉项下界是否为 4
  • 等号条件是否写成 y = 2x
  • 取等点是否满足 x + y = 1
  • 两路最小值是否相等
  • 是否避免漏掉交叉项
  • 结果是否代回原式闭合

五、数值回代明细

按题面原始参数逐项重算(构造时另以一条独立路径互验一致):最小值 = 9;取等点代入 = 9;取等 x = 0.333333;取等 y = 0.666667;交叉项下界 = 4;展开常数 = 5。以上数值与本篇解析、答案栏、规律表逐处对应,示意数据在正文另行注明。

六、选题边界与相邻板块

本讲只处理两个正数、一次条件的常数代换;含参二次函数区间最值、辅助角公式、柯西等号条件与对勾函数另属相邻板块,不在此重复计数。

本篇角度与全部已发篇目按累计选题台账跨批查重,未复用上批情境,也未把一篇拆成两篇。

编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中教材(数学):前 n 项和反解通项、均值不等式常数代换、极坐标互化、椭圆焦点三角形、抽样分配与直方图中位数相关章节
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(数学科)》:相关考点考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目、选段、选项、数据与解析均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;采分点为教研整理,非官方评分标准

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