数学不等式中的问题

比如z=y/x z可以看成一系列过原点直线的斜率
比如z=2x+3y z可以与一系列斜率为-2/3的直线有关
又比如z=x^2+y^2 z可以与一系列圆心在原点的圆的半径有关

那z=x^2-xy+y^2又有什么几何意义呢?

如题:

x ,y满足|x|+|y|<=1 则z=x^2-xy+y^2 中 z的最大值 z的最小值分别是?

回复楼上的说法,楼上此言差矣,不懂高中教学不要乱说,我是高中生,我明白还是你明白?高中阶段在矩阵变换选讲中要求掌握恒等变换、平移变换、旋转变换、伸缩变换等变换,这些知识在高考中会涉及到!

另外,楼主问的是z=x^2-xy+y^2又有什么几何意义,这个是可以通过转化得到的,数学之美就在于能把不会的问题转化成熟悉的问题,我们需要的是灵活而不是从网上生搬别人的一种解法!再说了,楼上的解法并不好,事实上不用数形结合我们有更简单的做法:

以下介绍最简单的几何解法:

我们将x和y看作是距离,将你所要求的z=x^2-xy+y^2看作余弦定理模型,但对于xy项要作讨论:

首先可以确定的是z=(x-y/2)^2+3y^2/4,显然z一定大于等于0所以√z有意义,可以看作长度。

1.若xy>=0,则xy=|x||y|,所以此时

z=|x|^2+|y|^2-|x||y|根据余弦定理的模型,上式可改写为z=|x|^2+|y|^2-2|x||y|cos(π/3),由于此时z满足余弦定理,于是|x|,|y|,√z必可构成三角形三边长。将|x|和|y|看作两条夹角为π/3的两条边,则√z就为第三条边的长。由三角不等式,有||x|-|y||<=√z<=|x|+|y|<=1

则、显然z<=1,而此题中可以有x=y,于是||x|-|y||>=0

所以z>=0。综上0<=z<=1。

2.若xy<0.则xy=-|x||y|

所以此时z=|x|^2+|y|^2+|x||y|=|x|^2+|y|^2+|x||y|=|x|^2+|y|^2-2|x||y|cos(2π/3)。

此时也可画出图形,这是|x|和|y|夹角为2π/3

仍然可由三角不等式可得0<=||x|-|y||<=√z<=|x|+|y|<=1

同样可得z的取值范围是0<=z<=1

综合1,2,z的范围是0<=z<=1

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以下回答楼主的问题:

事实上z=x^2-xy+y^2的几何意义和z=x^2+y^2是一样的。

z=x^2-xy+y^2通过适当的旋转和伸缩可以得到z=x^2+y^2。它们可以变换成同一种图形。

我们作顺时针旋转π/4角的旋转变换,并作伸缩变换:

设:

x=u+v

y=u-v

这样我们将图形x^2-xy+y^2旋转π/4角

可得z=x^2-xy+y^2=u^2+3v^2

再作v轴方向伸缩变换,令√3v=t

所以z=u^2+t^2

条件可化为:|u+t/√3|+|u-t/√3|<=1

在新的u-t坐标系中画出图形即可。 

我画过,这个图形是一个长为√3宽为1的矩形,然后我们数形结合,求z=u^2+t^2的取值范围就可以了。显然,当这个矩形内接于圆的时候半径最大,这时候半径为:√[(√3/2)^2+(1/2)^2]=1。最小显然可以取到0

综上z的范围是[0,1] 

如果还是不明白的的看下图,阴影表示可行域(图片点击放大):

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2009-08-07
楼上各位讲得脱离了中学内容。
x^2-xy+y^2中含有xy项,高中阶段不研究曲线情况。对于这种题,不需要数形结合法。

解:
设x=(rcosa)²,y=(rsina)²。(0≤r≤1)

x^2-xy+y^2
=r^4[(cosa)^4-(sinacosa)²+(sina)^4]
=r^4[1-3(sinacosa)²](注:(sina)^4+(cosa)^4=[(sina)²+(cosa)²]²-2(sinacosa)²)

=r^4[1-3(sin2a)²/4]
∵0≤(sin2a)²≤1
∴1/4≤1-3(sin2a)²/4≤1
∴0≤r^4[1-3(sin2a)²/4]≤1
∴z的最大值1,最小值0.
第2个回答  2009-08-07
-((x+y)/2)^2<=xy<=((x+y)/2)^2
x^2-xy+y^2=(x+y)^2-3xy
(1/4)(x+y)^2<=x^2-xy+y^2<=(7/4)(x+y)^2
而0<=(x+y)^2<=(|x|+|y|)^2<=1

0<=z<=7/4 但7/4是取不到的
于是分情况讨论
1、x,y同号
z=x^2-xy+y^2=(x+y)^2-3xy<=(x+y)^2<=1
2、x,y异号
z=x^2-xy+y^2=(x-y)^2+xy<=(x-y)^2=(|x|+|y|)^2<=1
故z的最大值1 最小值0

z=x^2-xy+y^2的几何意义是一个椭圆 通过坐标轴的旋转可以得到
有兴趣自己可以试一下
第3个回答  2009-08-07
答案是2,下面是过程。
我们注意到:
x^3-3x^2+5x-3=-2;
y^3-3y^2+5y-3=2;
我们设f(x)=x^3-3x^2+5x-3(1-3=-2,5-3=2,互为相反数)
下面我们求f(x)的导数=3x^2-6x+5=3(x-1)^2+2关于x=1,对称,我们知道,奇函数的导数关于x=0对称。
所以f(x+1)
=(x+1)^3-3(x+1)^2+5(x+1)-3
=x^3+2x是奇函数。
所以f(x)是一个奇函数向右平移一个单位得来的(这点很重要)
令g(x)=f(x+1)=x^3+2x,显然是个奇函数;
我们令p+1=x;q+1=y;
g(p)=f(p+1)=f(x)=p^3+2p=-2;
g(q)=f(q+1)=f(y)=f(q+1)=q^3+2q=2;
所以,p+q=0(注意,这是为什么);
而p=x-1;q=y-1;
即:
x-1+y-1=0;
得到:x+y=2;解毕#

参考资料:http://zhidao.baidu.com/question/107164749.html

第4个回答  2009-08-07
画图,直接得解
第5个回答  2009-08-07
太复杂了!
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