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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
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(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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