初中竞赛:巨难!10人9错、1个懵圈!使用微积分,难度也不小!

初中竞赛:巨难!10人9错、1个懵圈!使用微积分,难度也不小!

首页休闲益智最大值计算竞赛更新时间:2024-06-05

此前发布了一道初中数学竞赛题:求三元函数的最大值超级难题,10人9错!大多看完题、直接懵圈,毫无头绪!不少朋友认为:严重超纲,非使用大学知识微积分不可!

初中数学竞赛题:如图一,

图一

已知x y z=8,x、y、z均为正数,求√(x²-4) √(y²-9) √(z²-4)的最大值。

一、超纲解析:

微积分:利用偏导数求多元函数的最值!

要么转化为二元函数的最值问题,要么考虑三元函数的条件极值问题,以下采用第一种方法:

①将z=8-x-y代入

√(x²-4) √(y²-9) √(z²-4)

即得√(x²-4) √(y²-9) √((8-x-y)²-4),令其为f(x,y)。

②求得f(x,y)关于x和y的偏导分别为

x/√(x²-4)-x/√((8-x-y)²-4)

和y/√(y²-9)-y/√((8-x-y)²-4)。

③求得驻点为x=16/7,y=24/7,从而z=16/7,Maxf(x,y)=√15

二、不超纲解析:数形结合 勾股定理!

①作3个直角三角形OAB、PBC和QCD,其三边边长分别为:

OA=2,OB=√(x²-4),AB=x;

PB=3,PC=√(y²-9),BC=y;

QC=2,QD=√(z²-4),CD=z。如图二

图二

②延长AO和DQ,相交于点E,则AE=7,DE=√(x²-4) √(y²-9) √(z²-4)。如图三

图三

③当A、B、C、D四点共线也即三个直角三角形相似时,DE最大且DE=√(8²-7²)=√15。如图四

图四

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