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双钩函数最值问题?

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双钩函数(对勾函数)的最值问题可通过以下分析综合解答:

一、函数定义与性质

双钩函数的一般形式为:

$$f(x) = x + \frac{a}{x} \quad (a > 0)$$

奇偶性 :双钩函数是奇函数,图像关于原点对称。

单调性

在区间 $(-\infty, -a]$ 和 $[a, +\infty)$ 上单调递增;

在区间 $[-a, 0)$ 和 $(0, a]$ 上单调递减。

极值点:

在 $x = \sqrt{a}$ 处取得极小值 $2\sqrt{a}$,在 $x = -\sqrt{a}$ 处取得极大值 $-2\sqrt{a}$。

二、最值求解方法

基本不等式法

对于 $x > 0$,由均值不等式 $x + \frac{a}{x} \geq 2\sqrt{a}$,当且仅当 $x = 1$ 时取等号。 但此方法仅适用于 $x = 1$ 的特殊情况,需结合定义域进一步分析。

导数法

求导得 $f'(x) = 1 - \frac{a}{x^2}$,令 $f'(x) = 0$,解得 $x = \pm\sqrt{a}$。通过导数符号变化确定单调性,从而验证极值点。

图像法

利用双钩函数的对称性和单调性,结合渐近线 $y = x$ 和 $y = 0$,直观判断最值位置。

三、典型应用示例

例1:

已知 $a, b \in \mathbb{R}^+$ 且 $a + b = 1$,求 $ab + \frac{1}{ab}$ 的最小值。- 由均值不等式 $ab \leq \frac{(a+b)^2}{4} = \frac{1}{4}$,令 $x = ab$,则 $f(x) = x + \frac{1}{x}$ 在 $(0, \frac{1}{4}]$ 上单调递减,最小值为 $f(\frac{1}{4}) = \frac{17}{4}$。

例2:求 $y = x + \frac{2^b}{x}$ 的值域为 $[6, +\infty)$ 时 $b$ 的值。- 由极小值条件 $2\sqrt{2^b} = 6$,解得 $b = 4$。

四、注意事项

定义域限制:双钩函数在 $x = 0$ 处无定义,需结合具体问题限定定义域(如 $x > 0$)。

最值类型:由于函数在 $x \to \pm\infty$ 时趋近于无穷,因此无最大值,只有最小值。

综上,双钩函数的最值问题需结合定义域、单调性和极值点综合分析,熟练运用不等式或导数方法求解。