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幂函数、指数函数和对数函数
2001新资料 (第4页,共8页)

例6 (1)已知x,y∈R,且x2+y2 = 1
     求(1+xy)(1-xy)的最大值和最小值。

   (2)已知(x-4)2+(y-3)2 = 4,求x2+y2 的最值。

  分析:以上两小题均为在一定的限制条件下,求双变量式的最值问题。通常的处理方法有两大类:一是利用条件,消去一个变量,把双变量转化为单变量,二是用三角代换、平均值不等式或利用其几何意义等来解决。

(1)解法一:
   ∵x2+y2 = 1 ∴ y2 = 1-x2(-1≤x≤1)
   ∴ N = (1+xy)(1-xy) = 1-x2y2 = 1-x2(1-x2)
      = x4-x2+1
     
   又由-1≤x≤1 所以0≤x2≤1

  ∴ ≤N≤1 ∴所求的最大值是1,最小值

  解法二:
    ∵ x2+y2 = 1
    ∴ 令
 
    ∵0≤sin22θ≤1 ∴ ≤N≤1

  解法三:
    ∵x2+y2 = 1
    ∴N =(1+xy)(1-xy)=1-x2y2=1-(|x|·|y|)2

   
    ∴ ≤1-(|x|·|y|)2≤1 即 ≤N≤1



(2)解:可从几何意义来考虑,将问题看作在已知圆
  (x-4)2+(y-3)2 = 4上找出到原点距离最远和最近的
   点,并求这个距离的最大值和最小值。已知圆的圆心
   坐标为C(4,3),半径为2,原点O(0,0),连结
   OC交圆于A。延
长OC 交圆于B,则点A、B 分别为圆
   C上到原点O的距离的最近点和最远点,
   ,


  |OA| =|OC|-2 = 3,|OB| =|OC|+2 = 7

  ∴,x2+y2的最小值为9。

   ,x2+y2的最大值为49。




例7.已知关于x的实系数二次方程x2 + ax + b = 0有两个实数根α,β
 证明(1)如果|α|<2,|β|<2,那么2| a |<4 +b
      且| b |<4;

   (2)如果2| a |<4 + b 且| b |<4,
      那么|α|<2,|β|<2。

 分析:本例是关于二次方程实根在某一范围的参数讨论问题,可利用二次方程根的分布知识来解决。

解:设 f(x)=x2+ax+b,则二次方程 x2+ax+b=0
   的两根在(-2,2)内的充要条件为
  

(1)若|α|<2,|β|<2,则方程的两根属于(-2,2)

   由(S)有

   由③、④有 2| a |<4 +b

   从而 -4 < b          ⑤
   又由①、②有,    ⑥
   将⑤、⑥ 合并| b | < 4


(2)若2 | a | <4 + b,| b | < 4,则有
    f(2) = 4 + 2a + b>2 |a| + 2a ≥ 0
    f(-2) = 4 - 2a + b>2|a|-2a ≥ 0
  又2|a|<4 + b≤4 +|b|<8
 即 -2<-<2
  再由方程有实根知 △= a2 - 4b ≥ 0
  至此,已全部满足(S),故方程的两根在(-2,2)上,
  即|α|<2,|β|<2。


 说明:一元二次方程在区间(R的子集)有解的条件:
    设f(x)=ax2 + bx + c = 0 ( a>0)有两个实根
    x1,x2, k, k1, k2均为常数,△= b2 - 4ac


 (1)x1<x2<k成立的充要条件
   
 (2) k<x1<x2成立的充要条件
   

 (3) x1<k<x2成立的充要条件f(k)<0
   
 (4) k1<x1≤x2<k2成立的充要条件
   
 (5) x1,x2有且仅有一个在(k1,k2)内的充要条件

   f(k1)·f(k2) <0 
            

    

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