已知x,y,z∈R,x^2+y^2+z^2=1,则x+2y+2z的最大值为?

1个回答

  • 答案:x+2y+2z最大值3

    【因为不知道您的年纪,所以也不太清楚解此题用什么方法,请见谅】

    1)如果您是初中生,可用二次函数的知识解答.

    设x+2y+2z=k,则x=k-2y-2z代入x²+y²+z²=1

    得 (k-2y-2z)²+y²+z²=1

    (k²+4y²+4z²-4ky-4kz+8yz)+y²+z²=1

    把y当成主元

    得 5y²-4ky+8zy+5z²-4kz+k²-1=0

    即 5y²-(4k-8z)y+5z²-4kz+k²-1=0

    因为 y是实数,即此方程有实数根

    △=(4k-8z)²-4×5×(5z²-4kz+k²-1)≥0

    4(k-2z)²-5(5z²-4kz+k²-1)≥0

    4k²-16kz+16z²-25z²+20kz-5k²+5≥0

    -9z²+4kz-k²+5≥0

    设f(z)= -9z²+4kz-k²+5

    则开口向下的的抛物线f(z)的顶点必在x轴上方或在x轴上

    即 顶点的纵坐标 大于等于0

    即【4×(-9)×(-k²+5)-(4k)²】/[4×(-9)]≥0

    【二次函数y=ax²+bx+c的顶点(-b/2a,[4ac-b²]/4a)】

    20k²-180≤0

    k²≤9

    -3≤k≤3

    所以x+2y+2z最大值3

    2)如果您是高中生,用柯西不等式很方便

    三元柯西不等式:(a²+b²+c²)(x²+y²+z²)≤(ax+by+cz)²(且仅当a/x=b/y=c/z时取等号)

    所以 (1²+2²+2²)(x²+y²+z²)≤(1×x+2×y+2×z)²

    即 9×1≤(x+2y+2z)²

    -3≤x+2y+2z≤3

    所以x+2y+2z最大值3

    【已知几个量平方的和(系数不为1也行),利用柯西不等式能求出 任意一个 这些量的线性组合的范围】

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