前言:
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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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