易错点

齐次化除以的量可能为零

把零次齐次式「上下同除某个变量」再设比降元时,那个变量本身可能取到 00;漏掉这一档,等号链条上就少了一整块定义域。

病灶

目标是 xx、yy 的零次齐次式(xx、yy 同时放大 kk 倍值不变),常规动作是分子分母同除 x2x^{2}(或 xx),再令 t=yxt=\dfrac{y}{x},把二元最值压成一元。这一步默默用掉了一个前提:x≠0x\neq0。

若 xx 的取值范围里含 00,tt 就取不到那一档——x=0x=0 对应的那些 (x,y)(x,y) 全被换元筛掉了。此时 t∈Rt\in\mathbf{R} 上求出来的最值只是”x≠0x\neq0 那一片的最值”,还没有资格叫全局最值。

怎么补

只需一句话,但必须有:

  • 若 x=0x=0 时目标值好算,就单独算出来与 t∈Rt\in\mathbf{R} 上的结果比一比。多数题里 x=0x=0 给的是退化值(00、或某个端点),一句「x=0x=0 时目标为 00,不是最大值」就闭合了。
  • 若 x=0x=0 不在定义域内(三角形三边恒正、模非零之类),就把这个理由写出来,别默认。

更省事的替代

很多时候根本不必除。把式子对另一个变量配方,就绕开了这条分类:

x2+2xycos⁡θ+y2=(y+xcos⁡θ)2+x2sin⁡2θ⩾x2sin⁡2θ.x^{2}+2xy\cos\theta+y^{2}=(y+x\cos\theta)^{2}+x^{2}\sin^{2}\theta\geqslant x^{2}\sin^{2}\theta .

这一步对一切 xx、yy 成立,x=0x=0 也成立(两边都是 00,不等式退化为等式,无碍)。换主元往往比补分类更短——遇到”除以一个可能为零的量”,先想想能不能把它留在原地。

自检

  • 看一眼:我除掉的那个量,题目有没有保证它非零?(边长、模、正数——有保证;坐标、系数、参数——没有。)
  • 换元之后新变量的范围是不是真的取遍了?t=yxt=\dfrac{y}{x} 在 x≠0x\neq0 下确实取遍 R\mathbf{R},但 t=yxt=\dfrac{y}{x} 在 x>0x>0 下就只取遍一半。
  • 结论里的等号,能不能回代出一组具体的 (x,y)(x,y)?取不到的”最值”不是最值。

共 3 道题考到本条。