作者Vulpix (Sebastian)
看板Math
标题Re: [中学] abc的可能范围
时间Thu May 19 03:54:21 2022
※ 引述《emptie ([ ])》之铭言:
: 标题: Re: [中学] abc的可能范围
: 时间: Wed May 18 16:50:12 2022
:
: ※ 引述《TOMOHISA (YAMASHITA)》之铭言:
: : 三正数 a+b+c=1 且 任一数不大於另一数的两倍
: : 求 三数乘积 abc 的可能范围?
:
: 不失一般性
: 假设 a≧b≧c
: 由算几不等式知道abc最大值发生在a=b=c=1/3的时候,此时abc=1/27
:
: 任一数不大於另一数的两倍
: 所以
: 2c≧a
: 2b≧a
:
: 3a≧a+b+c ≧ a+a/2+a/2 = 2a
: 得到a的范围 1/2≧ a ≧1/3
:
:
: 为什麽极值不会发生在三角形内部?
: https://i.imgur.com/3weDXwz.png
: 这是函数 z=xy(1-x-y)
: 的图形
: 应该也可以用偏微分检定去证明x=y=1/3是唯一的临界点
: 然後再把顶点代入看看极值在哪
:
: 只是我在想,这样好像绕了一大圈
: 不知道有没有比较简单的想法来切入这题
如果要坚持不用微积分也是可以的。
从 2c≧a≧b≧c 继续下去,一样先从固定某个属於 [1/3,1/2] 的 a 着手。
所以 2c≧a≧1-a-c≧c => (1-a)/2≧c≧max(a/2,1-2a)
问题出在不知道 a/2 和 1-2a 哪个比较大,那就分成两个情况。
i) a/2≧1-2a
此时 2/5≦a≦1/2
并且为了让 bc 最小,要把 b 和 c 拆得越开越好。
所以 min bc = (1-3a/2)a/2,括弧里就是拆最开的时候的 b。
当 a 固定在 [2/5,1/2] 其中的某数时,abc 的最小值是 (1-3a/2)a^2/2。
ii) a/2≦1-2a
此时 1/3≦a≦2/5 而 min bc = a(1-2a),拆最开的时候 b=a。
当 a 固定在 [1/3,2/5] 其中的某数时,abc 的最小值是 a^2*(1-2a)。
如果要用微积分,那就不用看下去,直接用一阶检定把最小值找出来。
先从比较好说明的 a^2*(1-2a) 来,
这个三次函数的对称中心在 a=1/6,而且 a=0 是极小点。
所以由对称性知道 a=1/3 是极大点,并且在 [1/3,2/5] 上严格递减。
那自然当 a 在 [1/3,2/5] 中,abc 的最小值发生在 a=2/5。
再来是 (1-3a/2)a^2/2,对称中心在 2/9,而且 a=0 一样是极小点。
所以由对称性知道 a=4/9 是极大点,
并且在 [4/9,1/2] 上严格递减、在 [2/5,4/9] 上严格递增。
代入 2/5 得 4/125,代入 1/2 得 1/32。
1/32 比较小,是最小值。
不过如果要用微积分,那一开始就把可行解区域找出来,
然後在内部找临界点,在边界上另外参数化找极值,这样就好。
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1F:推 emptie : 谢谢 05/19 08:32
2F:推 TOMOHISA : 谢谢V大解答 05/19 08:36