已知√(127x-50)+√(23y-83)=77,求127x+23y的最小值(x50pro) ypxx.net

主要内容:

本文介绍基本万能k法、不等法、多种换元法,以及导数法、构造函数法等,求解已知√(127x-50)+√(23y-83)=77条件下,计算127x+23y的最小值的详细过程步骤。

※.万能k值法

已知√(127x-50)+√(23y-83)=77条件下,计算127x+23y的最小值。解:设127x+23y=k,则有:23y=k-127x,代入条件有:

√(127x-50)+√(k-127x-83)=77,

移项,并两边平方有:

k-127x-83=77²-2*77√(127x-50)+127x-50,

方程进一步化简有:

2*77√(127x-50) =2*127x+83-50+77²-k,

两边再次平方,展开有:

4*127²x²+4127(5962-k-77²)x+(5962-k)²+2²*77²*50=0,

方程对x有解,则二次方程的判别式为非负数,即:

[4127(5962-k-77²)]²-4*4*127²*[(5962-k)²+2²*77²*50]≥0,

(5962-k-77²)²-(5962-k)²+2²*77²*50≥0,

即:k≥5962-(1/2)* 77²+2*50=1/2·6195。

※.柯西不等式法

已知√(127x-50)+√(23y-83)=77条件下,计算127x+23y的最小值。

二维柯西不等式:对于任意实数a、b、c、d,满足(a²+b²)(c²+d²)≥(ac+bd)²,当且仅当ad=bc时等号成立。对于本题,观察有:

a=√(127x-50),b=√(23y-83),c=1,d=1,

则运用上述二维柯西不等式,有:

(127x-50+23y-83)(1²+1²)≥[√(127x-50)·1+√(23y-83)·1]²,进一步化简有:

2(127x-50+23y-83)≥77²,则:

127x-50+23y-83≥(1/2)·77²,所以:

127x+23y≥(1/2)·77²+50+83=1/2·6195。

※.中值换元法

已知√(127x-50)+√(23y-83)=77条件下,计算127x+23y的最小值。解:设√(127x-50)=77/2-ω,√(23y-83) =77/2+ω,其中-77/2≤ω≤77/2;

两边分别平方,上式可变形为:

127x-50=(77/2-ω)²,23y-83=(77/2+ω)²,即:

127x=(77/2-ω)²+50,23y=(77/2+ω)²+83,

所求代数式127x+23y

=(77/2-ω)²+50+(77/2+ω)²+83

=2*(77/2)²+2ω²+50+83

≥(77²/2)+50+83

=1/2·6195。

※.双换元法

已知√(127x-50)+√(23y-83)=77条件下,计算127x+23y的最小值。

解:设√(127x-50)=s,√(23y-83)=d,则有:

127x-50=s²,23y-83=n²,s+ d=77,

即:127x= s²+50,23y= d²+83,所以:

127x+23y= s²+d²+50+83

=(s+d)²-2sd+50+83

=77²-2sd+50+83。

对于正数s、d,由基本不等式可知:

sd≤[(s+d)/2]²=77²/4;

此时原式≥77²-(77²/2)+50+83

=(77²/2)+50+83

=1/2·6195。

※.共轭换元法

已知√(127x-50)+√(23y-83)=77条件下,计算127x+23y的最小值。解:设√(127x-50)-√(23y-83)=c,与已知条件两边平方,相加可有:

2*(127x-50)+2*(23y-83)=c²+77²,化简为:

127x+23y=(1/2)*(c²+77²)+50+83,

则:127x+23y≥(1/2)* 77²+50+83,

即:127x+23y≥1/2·6195,所以:

所求代数式的最小值为1/2·6195。

※.三角换元法

已知√(127x-50)+√(23y-83)=77条件下,计算127x+23y的最小值。解:设√(127x-50)=77sin²ε,√(23y-83) =77cos²ε,

两边同时平方,并变形有:

127x=77²sin⁴ε+50,23y=77²cos⁴ ε+83,

则所求代数式变形为:

原式=77²sin⁴ ε+50+77²cos⁴ ε+83

=77²(sin⁴ ε+cos⁴ ε)+50+83

=77²[(sin²ε+cos²ε)²-2 sin²εcos²ε]+50+83

=77²[1-(1/2)sin²2ε]+50+83,

可知当sin²2ε=1时,有最小值,即:

原式≥(1/2)·77²+50+83=1/2·6195。

※.导数解析法

已知√(127x-50)+√(23y-83)=77条件下,计算127x+23y的最小值。解:设127x+23y的最小值为z,则:

y=(1/23)(z-127x),此时:dy/dx=-127/23。

再对已知条件求导数,有:

127√(127x-50)+23*(dy/dx)√(23y-83)=0,

代入dy/dx的值,变形有:

127·23√(127x-50)=23·127√(23y-83),

进一步展开,可化简为:

127x-50=23y-83,即:

127x-50=23y-83=(1/4)·77²;

所以原式最小值为

=(1/4)·77²+50+(1/4)·77²+83

=(1/2)·77²+50+83

=1/2·6195。

※.构造函数法

已知√(127x-50)+√(23y-83)=77条件下,计算127x+23y的最小值。解:设函数J=127x+23y-φ[√(127x-50)+√(23y-83)-77],分别对J进行求三个偏导数,有:

Jx=127-(1/2)φ·127√(127x-50),

Jy=23-(1/2)φ·23√(23y-83),

Jφ=√(127x-50)+√(23y-83)-77;

令Jx= Jy=Jφ=0,则有:

√(127x-50)=√(23y-83)=(1/2)φ,

进一步求出:(1/2)λ+(1/2)φ=77,即:φ=77,

则:√(127x-50)=√(23y-83)=(1/2)·77,

所以原始最小值为

=(1/4)·77²+50+(1/4)·77²+83

=(1/2)·77²+50+83

=1/2·6195。