题目重述
题目:若不等式 对任意正实数 恒成立,则实数 的最小值为( ).
A. 1 B. C. D. 2
【正确答案】 C
【标准答案】原卷解析(直接配凑法)
【解题证明】依题意,对任意正实数 ,不等式 恒成立,只需求出当 为正数时, 的最大值。
因为 为正实数,所以我们巧妙拆分系数:
利用基本不等式对后两项分别放缩:
当且仅当 ,即 时,等号成立。 由此可得 。 即 的最大值为 ,所以 的最小值为 。
【妙解一】“等比数列”猜想法(选择题秒杀绝技)
【解题证明】对于这种形式对称、齐次的多元最值问题,等号成立的条件往往出现在变量存在特定规律时。在单选题中,我们可以大胆假设 成等比数列来寻找极值。
我们假设 ,()。代入目标表达式:
令 (),则 ,式子变为:
利用添项拆项法将分母因式分解:
代回原式:
配方求分母最小值:。 当 (即 )时,分母取得最小值 。 此时 的最大值为 。由于恒成立的 必须大于等于最大值,秒选 C。
【妙解二】均值不等式逆向配凑法(从答案反向逆推)
【解题证明】基本不等式取等号的条件是各项相等。通过妙解一我们探知了等号成立的比例为 。我们可以顺藤摸瓜,主动去配凑 和 。
① 处理 : 已知 。将 拆分成这两项相乘:
② 处理 : 已知 。将 拆分成这三项相乘:
③ 相加得到:
合并同类项,各系数恰好统一: 系数: 系数: 系数:即原式 ,得出 。
【妙解三】均值权重转移法(无需猜等号)
【解题证明】如果不依靠试探,如何想到上述的拆分系数? 目标是让最终展开式的 系数全部相等。原式中 出现了 3 次(权重极大),而 只在三次根号下出现了 1 次(权重极小)。 为了强行平衡最终的系数,我们需要“削减 ,补贴 和 ”。
在对 进行凑时,给 除以 2,给 乘以 2:
在对 实行凑时,重度削弱 (除以 4),大幅补贴 (乘以 4):
两者相加,由于权重的精准分配,系数自然为整齐的 。
【妙解四】等号条件换元法(化繁为简,标准答案级优美)
【解题证明】为了在使用基本不等式时保持代数结构的绝对对称,我们引入换元法,将等号成立的比例常数吸收到变量内部。
由上述方法可知极值点为 。 令 ,,(),这样取等条件就变成了极美的 。 代入不等式左边:
化简常数:
对后两项分别使用基本不等式:
将上述放缩结果相加:
再将换元的变量还原:当且仅当 时等号成立,逻辑严密。
【妙解五】主元降维齐次化法(化三为二,微积分降维思想)
【解题证明】观察原不等式,左右两边的项均为“一次齐次式”。面对多元齐次不等式,标准高级动作是同除以主元进行降维。 不等式两边同除以 ,令 ,()。
原问题转化为求二元函数 的最大值:
由极值点分析,当 时取到最值。 我们针对这一条件进行带常数的基本不等式放缩:
① 放缩 (引入常数 以凑等号):
② 放缩 (将 拆为在此条件下相等的 , , ):
③ 代回分子累加:
两边同除以 即得:
所以 的最小值为 。
当然,后面几种方法都是在取等条件已经猜出来的前提下得到的。当然,我们可以用待定系数法把答案弄出来,再用几个秒解补充书写。
原卷如下




答案如下











