非典型最值问题

非典型最值问题

无固定模型,先转“至少…保证”或“至多…剩余”抽屉原理论证;列极值方程,盯整数、边界0/1、倍数约束,常配函数单调性、均值不等式;求导前判定义域,答案向上取整。

一、理论知识讲解


非典型最值问题是行测数量关系中的一类重要题型,它不像典型最值问题(如和定最值、抽屉原理)那样有固定的解题模式,而是需要考生灵活运用数学知识,如函数、不等式、几何性质等,来求解某个量的最大值或最小值。这类问题往往涉及实际应用场景,要求考生在给定条件下进行优化分析。


非典型最值问题的核心是数学建模,即将实际问题转化为数学表达式,然后通过代数、几何或不等式方法求解最值。常见方法包括:

利用二次函数的顶点求最值
应用基本不等式(如算术-几何平均不等式)
利用几何性质(如两点之间线段最短)
使用导数求极值(在公考中较少见,但可通过代数方法替代)

二、题型识别


非典型最值问题通常具有以下特征:

题干中出现"至少""至多""最大""最小""最短""最长"等关键词
问题涉及优化,如成本最小、收益最大、距离最短等
条件可能涉及变量关系、几何图形或实际情境
没有标准套路,需要具体问题具体分析

三、解题思路


1.
理解问题:仔细阅读题干,明确求哪个量的最值,并找出所有约束条件
2.
建立模型:将问题转化为数学表达式,例如设未知数、建立函数关系或绘制几何图形
3.
求解最值
如果是二次函数,利用顶点公式求最值
如果涉及正数变量,考虑基本不等式
如果涉及几何问题,利用对称性、勾股定理等性质
必要时,通过代入法或枚举法验证
4.
验证答案:检查最值是否满足所有条件,并确保合理性

四、涉及公式


二次函数最值公式:对于函数 $f(x) = ax^2 + bx + c $( $a \neq 0 $),当 $a > 0$ 时,函数在 $x = -\frac{b}{2a}$ 处取得最小值,最小值为 $f\left(-\frac{b}{2a}\right) $;当 $a < 0$ 时,函数在 $x = -\frac{b}{2a}$ 处取得最大值,最大值为 $f\left(-\frac{b}{2a}\right)$

基本不等式:对于正数 $a, b $,有 $\frac{a+b}{2} \geq \sqrt{ab} $,等号当且仅当 $a = b$ 时成立推广到 $n$ 个正数: $\frac{a_1 + a_2 + \cdots + a_n}{n} \geq \sqrt[n]{a_1 a_2 \cdots a_n} $,等号当且仅当 $a_1 = a_2 = \cdots = a_n$ 时成立

两点间距离公式:在平面直角坐标系中,两点 $A(x_1, y_1)$ 和 $B(x_2, y_2)$ 之间的距离为 $d = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}$

五、例题讲解


例题1:二次函数最值问题


题目:某企业生产一种产品,每日总成本 $C $(元)与日产量 $x $(件)的关系为 $C = 1000 + 20x + 0.1x^2 $。每件售价为 50 元,问日产量为多少时,每日利润最大?最大利润是多少?


解题思路

1.
理解问题:利润 = 收入 - 成本,收入为 $50x $,成本为 $C = 1000 + 20x + 0.1x^2$
2.
建立模型:设利润函数 $L(x) = 50x - (1000 + 20x + 0.1x^2) = -0.1x^2 + 30x - 1000$
3.
求解最值:这是一个二次函数, $a = -0.1 < 0 $,故有最大值顶点横坐标 $x = -\frac{b}{2a} = -\frac{30}{2 \times (-0.1)} = 150$最大利润 $L(150) = -0.1 \times 150^2 + 30 \times 150 - 1000 = 1250$ 元
4.
验证:日产量 150 件时,利润最大为 1250 元

答案:日产量 150 件时,最大利润 1250 元




例题2:不等式最值问题


题目:已知 $x > 0, y > 0 $,且 $x + y = 10 $,求 $\frac{1}{x} + \frac{4}{y}$ 的最小值


解题思路

1.
理解问题:在正数约束和和定条件下,求分式和的最小值
2.
建立模型:使用基本不等式或柯西不等式
3.
求解最值:方法一:基本不等式由 $x + y = 10 $,有 $\frac{1}{x} + \frac{4}{y} = \frac{1}{x} + \frac{4}{10 - x}$设函数 $f(x) = \frac{1}{x} + \frac{4}{10 - x} $,求导或直接利用不等式方法二:柯西不等式根据柯西不等式:

$(x + y)\left(\frac{1}{x} + \frac{4}{y}\right) \geq (1 + 2)^2 = 9 $

所以 $\frac{1}{x} + \frac{4}{y} \geq \frac{9}{10}$等号成立当且仅当 $\frac{\sqrt{x}}{\sqrt{1/x}} = \frac{\sqrt{y}}{\sqrt{4/y}} $,即 $x = \frac{y}{2}$结合 $x + y = 10 $,得 $x = \frac{10}{3}, y = \frac{20}{3}$

4.
验证:代入 $x = \frac{10}{3}, y = \frac{20}{3} $,得 $\frac{1}{x} + \frac{4}{y} = \frac{3}{10} + \frac{12}{20} = 0.3 + 0.6 = 0.9 = \frac{9}{10}$

答案:最小值为 $\frac{9}{10}$




通过以上讲解,希望考生能掌握非典型最值问题的基本方法。在练习中,注意灵活运用数学工具,加强建模能力。

上一篇
没有更多文章