思維導引 第34講 最值問題

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內容概述
    均值不等式,即和為定值的兩數(shù)的乘積隨著兩數(shù)之差的增大而減?。鞣N求值或最小值的問題,解題時宜首先考慮起主要作用的量,如較高數(shù)位上的數(shù)值,有時局部調整和枚舉各種可能情形也是必要的.
    典型問題
    2.有4袋糖塊,其中任意3袋的總和都超過60塊.那么這4袋糖塊的總和最少有多少塊?
    【分析與解】 方法一:設這4袋為A、B、C、D,為使4袋糖塊的總和最少,則每袋糖應盡量平均,有A、B、C袋糖有20、20、21塊糖.
    則當A、B、D三袋糖在一起時,為了滿足條件,D袋糖不少于21塊,驗證A、B、C、D這4袋糖依次有20,20,2l,2l時滿足條件,且總和最少.
    這4袋糖的總和為20+20+21+21=82塊.
    方法二:設這4袋糖依次有a、b、c、d塊糖,
    有 ,①+②+③+④得:3(a+b+c+d)≥244,所以a+b+c+d≥81 ,因為a+b+c+d均是整數(shù),所以a+b+c+d的和最小是82.
    評注:不能把不等式列為 ,如果這樣將①+②+③+④得到3(a+b+c+d)>240,a+b+c+d>80,因為a、b、c、d均是整數(shù),所以a+b+c+d的和最小是81.至于為什么會出現(xiàn)這種情況.如何避免,希望大家自己解決.
    4.用1,3,5,7,9這5個數(shù)字組成一個三位數(shù)ABC和一個兩位數(shù)DE,再用O,2,4,6,8這5個數(shù)字組成一個三位數(shù)FGH和一個兩位數(shù)IJ.求算式ABC×DE-FGH×IJ的計算結果的值.
    【分析與解】 為了使ABC×DE-FGH×IJ盡可能的大,ABC×DE盡可能的大,F(xiàn)GH×IJ盡可能的?。?BR>    則ABC×DE時,兩位數(shù)和三位數(shù)的位都,所以為7、9,然后為3、5,最后三位數(shù)的個位為1,并且還需這兩個數(shù)盡可能的接近,所以這兩個數(shù)為751,93.
    則FGH×IJ最小時,位應盡可能的小,并且兩個數(shù)的差要盡可能的大,應為468×20.
    所以ABC×DE-FGH×IJ的值為751×93-468×20=60483.
    評注:類似的還可以算出FGH×IJ-ABC×DE的值為640×82-379×15=46795.
    6.將6,7,8,9,10按任意次序寫在一圓周上,每相鄰兩數(shù)相乘,并將所得5個乘積相加,那么所得和數(shù)的最小值是多少?
     【分析與解】 我們從對結果影響的數(shù)上人手,然后考慮次大的,所以我
    們首先考慮10,為了讓和數(shù)最小,10兩邊的數(shù)必須為6和7.
     然后考慮9,9顯然只能放到圖中的位置,最后是8,8的位置有兩個位置可放,而且也不能立即得到哪個位置的乘積和最小,所以我們兩種情況都計算.
     8×7+7×10+10×6+6×9+9×8=312;
     9×7+7×10+10×6+6×8+8×9=313.
    所以,最小值為312.
    8.一個兩位數(shù)被它的各位數(shù)字之和去除,問余數(shù)是多少?
     【分析與解】設這個兩位數(shù)為 =lOa+b,它們的數(shù)字和為a+b,因為lOa+b=(a+b)+9a,所以lOa+b≡9a(mod a+b),
    設的余數(shù)為k,有9a≡k(mod a+b).
    特殊的當a+b為18時,有9a=k+18m,因為9a、18m均是9的倍數(shù),那么k也應是9的倍數(shù)且小于除數(shù)18,即0,9,也就是說余數(shù)為9;
    所以當除數(shù)a+b不為18,即為17時,
    :余數(shù)為16,除數(shù)a+b只能是17,此時有9a=15+17m,有 (t為可取0的自然數(shù)),而a是一位數(shù),顯然不滿足;
     :余數(shù)其次為15,除數(shù)a+b只能是17或16,
    除數(shù)a+b=17時,有9a=15+17m,有 ,(t為可取0的自然數(shù)),a是一位數(shù),顯然也不滿足;
    除數(shù)a+b=16時,有9a=15+16m,有 (t為可取0的自然數(shù)),因為a是一位數(shù),所以a只能取7,對應b為16-7=9,滿足;
    所以的余數(shù)為15,此時有兩位數(shù)79÷(7+9)=4……15.
    10.用1,2,3,4,5,6,7,8,9這9個數(shù)字各一次,組成一個被減數(shù)、減數(shù)、差都是三位數(shù)的正確的減法算式,那么這個算式的差是多少?
     【分析與解】 考慮到對差的影響大小,我們先考慮百位數(shù),為了讓差,被減數(shù)的百位為9,減數(shù)的百位為1,如果差的百位為8,那算式就是如下形式: 剩下的6個數(shù)字為2、3、4、5、6、7,因為百位數(shù)字為8,所以我們可以肯定被減數(shù)的十位數(shù)字比減數(shù)要大,而且至少大2,因為1已經(jīng)出現(xiàn)在算式中了,算式的可能的形式如下:
     得數(shù)的十位只可能是減數(shù)和被減數(shù)的十位數(shù)字之差,或者小1,可能的算式形式如下:
    但這時剩下的數(shù)都無法使算式成立.再考慮差的百位數(shù)字為7的情況,這時我們可以肯定減數(shù)的十位數(shù)比被減數(shù)要大,為了使差更大,我們希望差值的十位為8,因此,算式可能的形式為:
    再考慮剩下的三個數(shù)字,可以找到如下幾個算式:
    ,所以差為784.
    12. 4個不同的真分數(shù)的分子都是1,它們的分母有2個是奇數(shù)、2個是偶數(shù),而且2個分母是奇數(shù)的分數(shù)之和與2個分母是偶數(shù)的分數(shù)之和相等.這樣的奇數(shù)和偶數(shù)很多,小明希望這樣的2個偶數(shù)之和盡量地小,那么這個和的最小可能值是多少?
    【分析與解】 設這四個分數(shù)為上 、 、 、 (其中m、n、a、b均為非零自然數(shù))
    有 + = + ,則有 - = - ,
    我們從m=1,b=1開始試驗:
    = + = + , = + = + ,
    = + = + , = + = + ,
    = + = + ,﹍
     我們發(fā)現(xiàn), 和 分解后具有相同的一項 ,而且另外兩項的分母是滿足一奇一偶,滿足題中條件:
    + = + ,所以最小的兩個偶數(shù)和為6+10=16.
    14.有13個不同的自然數(shù),它們的和是100.問其中偶數(shù)最多有多少個?最少有多少個?
    【分析與解】 13個整數(shù)的和為100,即偶數(shù),那么奇數(shù)個數(shù)一定為偶數(shù)個,則奇數(shù)最少為2個,最多為12個;對應的偶數(shù)最多有11個,最少有1個.
    但是我們必須驗證看是否有實例符合.
    當有11個不同的偶數(shù),2個不同的奇數(shù)時,11個不同的偶數(shù)和最小為2+4+6+8+10+12+14+16+18+20+22=132,而2個不同的奇數(shù)和最小為1+3=4.它們的和最小為132+4=136,顯然不滿足:
    當有9個不同的偶數(shù),4個不同的奇數(shù)時,9個不同的偶數(shù)和最小為2+4+6+8+10+12+14+16+18=90,而4個不同的奇數(shù)和最小為1+3+5+7=16,還是大于100,仍然不滿足;
    當有7個不同的偶數(shù),6個不同的奇數(shù)時,7個不同的偶數(shù)和最小為2+4+6+8+10+12+14=56,6個不同的奇數(shù)和為1+3+5+7+9+11:36,滿足,如2,4,6,8,10,12,22,1,3,5,7,9,11的和即為100.
    類似的可知,最少有5個不同的偶數(shù),8個不同的奇數(shù),有2,4,8,10,16,1.3.5,7,9,11,13,15滿足.
    所以,滿足題意的13個數(shù)中,偶數(shù)最多有7個,最少有5個.