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):