设x,y是实数,则可以确定x3+y3的最小值。 (1)xy=1。 (2)x+y=2。A. 条件(1)充分,但条件(2)不充分。B. 条件(2)充分,但条件(1)不充分。C. 条件(1)和条件(2)单独都不充分,但条件(1)和条件(2)联合起来充分。D. 条件(1)充分,条件(2)也充分。E. 条件(1)和条件(2)单独都不充分,条件(1)和条件(2)联合起来也不充分。
A. 条件(1)充分,但条件(2)不充分。
B. 条件(2)充分,但条件(1)不充分。
C. 条件(1)和条件(2)单独都不充分,但条件(1)和条件(2)联合起来充分。
D. 条件(1)充分,条件(2)也充分。
E. 条件(1)和条件(2)单独都不充分,条件(1)和条件(2)联合起来也不充分。
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查利用代数条件确定多元函数极值的能力,涉及均值不等式、代数恒等变形及二次函数极值的应用。
解题核心思路:
- 条件(1):通过代数变形将$x^3 + y^3$转化为关于$x + y$的表达式,结合$xy = 1$分析变量范围,判断是否存在最小值。
- 条件(2):利用$x + y = 2$消元,将问题转化为单变量二次函数求极值,直接计算最小值。
破题关键点:
- 条件(1)的关键在于发现当$x$和$y$为负数时,$x^3 + y^3$可能趋向负无穷,从而无法确定最小值。
- 条件(2)的关键在于通过消元法将问题转化为开口向上的二次函数,其最小值可通过顶点公式直接求得。
条件(1)分析
-
代数变形:
由$x^3 + y^3 = (x + y)(x^2 - xy + y^2)$,结合$xy = 1$,得:
$x^3 + y^3 = (x + y)\left[(x^2 + y^2) - 1\right]$
进一步利用$x^2 + y^2 = (x + y)^2 - 2xy = (x + y)^2 - 2$,代入得:
$x^3 + y^3 = (x + y)\left[(x + y)^2 - 3\right]$
设$t = x + y$,则表达式为:
$f(t) = t^3 - 3t$ -
变量范围分析:
由$xy = 1$,根据均值不等式,当$x, y > 0$时,$x + y \geq 2\sqrt{xy} = 2$;但$x, y$可取负数,例如$x = -1, y = -1$时,$xy = 1$且$x + y = -2$。此时$f(t) = (-2)^3 - 3(-2) = -8 + 6 = -2$。进一步分析$t$的取值范围:当$x$趋近于负无穷时,$y = \frac{1}{x}$趋近于0,此时$t = x + y \approx x$趋近于负无穷,导致$f(t) = t^3 - 3t$趋近于负无穷。因此,$x^3 + y^3$无最小值,条件(1)不充分。
条件(2)分析
-
消元法:
由$x + y = 2$,设$y = 2 - x$,代入$x^3 + y^3$得:
$x^3 + (2 - x)^3 = x^3 + 8 - 12x + 6x^2 - x^3 = 6x^2 - 12x + 8$ -
二次函数求极值:
表达式$6x^2 - 12x + 8$为开口向上的二次函数,其最小值在顶点处取得。顶点横坐标为:
$x = \frac{-b}{2a} = \frac{12}{12} = 1$
代入得最小值:
$6(1)^2 - 12(1) + 8 = 6 - 12 + 8 = 2$
因此,$x^3 + y^3$的最小值为2,条件(2)充分。