x^2+2xy-y^2=7,求x^2+y^2最小值

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  • 三个解法∶解法一:三角代换

    设x=Rcost,y=Rsint,则x²+y²=R²

    由已知x²+2xy-y²=7可得

    R²【[cos²(2t)-sin²(2t)]+2sintcost】=7

    R²【cos(2t)+sin(2t)】=7

    R²·√2sin(2t+45°)=7

    当sin(2t+45°)取最大值1时,x²+y²=R²有最小值(7/2)√2

    注:asint+bcost=√(a²+b²) sin(t+γ) 【tanγ=b/a】

    解法二:判别式法

    设x²+y²=S,则x²+2xy-y²=7(x²+y²)/S

    即 (S-7)x²+2Sxy-(S+7)y²=0

    1)当y=0时,x²=7,x²+y²=S=7

    2)当y≠0时,上式化为(S-7)(x/y)²+2S(x/y)-(S+7)=0 【两边同除以y²】

    ①S=7时,x²=7/5,y²=28/5

    ②S≠7时,△=4S²+4(S+7)(S-7)≥0

    S²≥49/2,S≥(7/2)√2

    所以x²+y²最小值(7/2)√2

    解法三:利用待定系数法构造均值不等式

    对2xy放缩:

    2xy=2·(kx)·(y/k)≤k²x²+(y²/k²)

    ∴x²+k²x²+(y²/k²)-y²≥x²+2xy-y²=7

    即 (k²+1)x²+[(1/k²)-1]y²≥7

    构造 k²+1=(1/k²)-1,

    即k²=√2-1时

    有 √2x²+√2y²≥7

    x²+y²≥(7/2)√2∴当(√2-1)x=y/(√2-1)时取等号

    ∴x²+y²最小值(7/2)√2