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配方法求最值

配方法是一種數學中常用的方法,主要用於求二次函式的最值。其基本步驟如下:

將二次函式寫成完全平方的形式。例如,對於函式(y = ax^2 + bx + c),首先提取二次項係數,得到 (y = a(x^2 + \frac{b}{a}x + \frac{c}{a}))。

加上一次項係數一半的平方,再減去相同的值,以保持等式平衡。這樣做的目的是為了讓函式可以轉化為完全平方的形式。

簡化表達式,得到 (y = a(x + \frac{b}{2a})^2 - \frac{b^2}{4a} + c)。

通過這個過程,可以看出原函式可以轉化為一個平方項和一個常數的和。平方項 (a(x + \frac{b}{2a})^2) 是一個非負數,因此原函式的最值出現在平方項取最小值(即0)時。此時,原函式的最值即為常數項 (-\frac{b^2}{4a} + c)。如果 (a > 0),則函式有最小值;如果 (a < 0),则函数有最大值。

例如,對於求 (y = -x^2 + 4x + 6) 的最大值,首先將其轉化為 (-(x^2 - 4x + 4 - 4) + 6 = -(x - 2)^2 + 10)。由於 (-(x - 2)^2) 是一個非正數,因此函式的最大值為10。