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已知x2+y2=1,求(x-y)2的最大值

吉禄学阁 203

前言:

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主要内容:

已知x2+y2=1,介绍通过等式变换、三角换元、判别式法、中值替换等方法求(x-y)2的最大值的步骤。

本文用到的主要公式:

1.(sint)2+(cost)2=1。

2.正数a,b有不等式:a2+b2≥2ab。

3.(a±b)2=a2±2ab+b2。

思路一:等式变换

因为(x-y)2=x2+y2-2xy

又:(x+y)2=x2+y2+2xy

所以两式相加得:

(x-y)2+(x+y)2=2(x2+y2),

等式变换得:

(x-y)2=2(x2+y2)-(x+y)2

即:(x-y)2=2-(x+y)2≤2,

则(x-y)2的最大值=2。

思路二:三角换元法

设x=sint,y=cost,则:

(x-y)2

=x2-2xy+y2

=(sint)2+(cost)2-2*sint*cost

=1-sin2t

即:

(x-y)2的最大值=1*[1-(-1)]=2。

思路三:判别式法

设x-y=t,则y=x-t,代入已知条件得:

x2+(x-t)2=1

x2+x2-2xt+t2-1=0

2x2-2xt+t2-1=0,

把方程看成x的二次方程,则:

判别式△=4t2-8(t2-1)≥0,即:

t2≤2,

故(x-y)2=t2的最大值=2。

思路四:中值替换法

设x2=1/2+t,y2=1/2-t,

代入所求代数式得:

(x-y)2的最大值

=x2-2xy+y2,当xy乘积为负数时,有最大值。

=1/2+t+2√[(1/2+t)(1/2-t)]+1/2-t

=1+2√(1/4-t2)

≥1+1=2。

思路五:不等式法

因为(x-y)2=x2-2xy+y2

=1-2xy.

当x,y异号时xy最小,则(x-y)2有最大值。

又因为:

x2+y2

=1≥2xy,

则2xy的最小值=-1。

所以(x-y)2的最大值=1-(-1)=2。

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