主要内容:
本文详细介绍通过代入法、三角换元法、判别式法、中值替换法、不等式法、几何数形法、构造函数等方法计算st在58s+50t=13条件下的最大值。
思路一:直接代入法
根据已知条件,替换t=(13-58s)/50,得到关于s的函数,再配方并根据二次函数性质得st的取值范围。
st=a(13-58a)/50
=-(1/50)(58s²-13s)
=-(29/25)(s²-13a/116)
=-(29/25)(s-13/116)²+169/11600,
则当s=13/116时,st有最大值为169/11600。
思路二:判别式法
设st=p,得到t=p/s,代入已知条件关于s的函数,并根据二次函数性质得st的取值范围。
58s+50t=13,
58s+50p/s=13,
58s²-13s+50p=0,对s的二次方程有:
判别式△=13²-4*58*50p≥0,即:
p≤13²/(4*58*50)=169/11600,
此时得st=p的最大值=169/11600。
思路三:不等式法
当s,t均为正数时,则:
∵58s+50t≥2√(58*50*st),
∴(58s+50t)²≥4*58*50*st,
13²≥4*58*50*st,
即:st≤13²/(4*58*50)=169/11600,
则st的最大值为169/11600。
思路四:数形几何法
如图,设直线58s+50b=13上的任意一点P(s₁, t₁),
op与x轴的夹角为θ,则:
58s₁+50t₁=13,t₁=s₁tanθ,
58s₁+50s₁tanθ=13,得
s₁=13/(58+50tanθ),
|s₁*t₁|=13²*|tanθ|/(58+50tanθ) ²,
=13²/[(3364/|tanθ|)+2*58*50+2500|tanθ|]
≤13²/(2*58*50+2*58*50)=169/11600。
则st的最大值=169/11600.
思路五:三角换元法
将st表示成三角函数,进而得st的最大值。
由58s+50b=13,要求st的最大值,不妨设s,t均为正数,
设58s=13cos²t,50t=13sin²t,则:
s=(13/58)cos²t, t=(58/50)sin²t,代入得:
st=(13/58)cos²t*(58/50)sin²t,
=1/4*(13/58)*(58/50)(4cos²t*sin²t),
=13²/(4*58*50)*sin²2t,
当sin2t=±1时,st有最大值=169/11600。
思路六:中值代换法
设58s=13/2+t ₁,50t=13/2-t ₁,则:
s=(1/58)(13/2+t ₁),t=(1/50)(13/2-t ₁)
此时有:
st=(1/58)(13/2+t ₁)*(1/50)(13/2-t ₁)
=1/(58*50)(13²/4-t ₁²)。
当t ₁=0时,即:st≤13²/(4*58*50)=169/11600,
则st的最大值为169/11600。
思路七:构造函数法
设函数f(s,t)=st-λ(58s+50t-13),
则偏导数f's=t-58λ,f't=s-50λ,
f'λ=58s+50t-13。
令f's=f't=f'λ=0,则:
t=58λ,s=50λ。进一步代入得:
58λ+58λ=13,即λ=13/116.
则有s=50*13/116,b=58*13/116.
st的最大值=50*58*(13/116)²=169/11600。