专题地图 › 函数的值域
2025 年浙江预赛
圆上分段分式的最小值
F3填空题函数的值域
已知实数 x,y 满足 x2+y2=1,x=1,则
min{x−1,23y}max{2x−3,3y−1}
的最小值为。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:−4
解析
思路
比较分子两项与分母两项的大小,它们的分界条件恰好相同,故只需分两类。
解答
注意 x−1<0。若 x−1≥23y,则
min{x−1,23y}max{2x−3,3y−1}=23y2x−3>0.
若 x−1<23y,则所求为
x−13y−1.
由 x2+y2=1 及柯西不等式,4x+3y≤5。因 x−1<0,
x−13y−1≥−4⟺3y−1≤−4(x−1)⟺4x+3y≤5.
当 (x,y)=(4/5,3/5) 时属于第二种情形并取得等号。因此最小值为
−4.
复核
第一种情形中分子、分母均为负,商为正;第二种情形乘以负分母时不等号方向已反转。
方法总结
含同一线性结构的最大值、最小值之比,可先寻找共同分界条件,再用圆上线性函数的最大值估计。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
两个分子恰为对应分母的二倍减1,先用同一比较条件确定max与min分支,再在负分母下正确翻向并识别4x+3y≤5。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:柯西不等式与投影、按断点分段讨论
专题卡:圆或椭圆上求一次式的范围:配成圆,用平方恒等式、绝对值、max/min 求值域:找切换点分段,再合并