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已知a+b=√2,七种方法求ab的最大值

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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ab在a+b=√2条件下的最大值。

主要公式:

1.(sina)^2+(cosa)^2=1。

2.ab≤(a+b)^2/2。

思路一:直接代入法

根据已知条件,替换b,得到关于a的函数,并根据二次函数性质得ab的取值范围。

ab

=a(√2-a)

=-a^2+√2*a

=-(a-√2/2)^2+1/2,

则当a=√2/2时,ab有最大值为1/2。

思路二:判别式法

设ab=p,得到b=p/a,代入已知条件关于a的函数,并根据二次函数性质得ab的取值范围。

a+b=√2,

a+p/a=√2,

a^2-√2a+p=0,对a的二次方程有:

判别式△=2-4p≥0,即:

p≤1/2,

此时得ab=p的最大值=1/2。

思路三:三角换元法

将ab表示成三角函数,进而得ab的最大值。

由a+b=√2,要求ab的最大值,不妨设a,b均为正数,

设a=√2(cost)^2,b=√2(sint)^2,则:

a=√2(cost)^2,b=√2(sint)^2,代入得:

ab=√2(cost)^2*√2(sint)^2,

=1/2*(sin2t)^2,

当sin2t=±1时,ab有最大值=1/2。

思路四:中值代换法

设a=√2/2+t,b=√2/2-t,则:

a=√2/2+t,b=√2/2-t

此时有:

ab=(√2/2+t)*(√2/2-t)

=1/2-t^2。

当t=0时,即:ab≤1/2,

则ab的最大值为1/2。

思路五:不等式法

当a,b均为正数时,则:

∵a+b≥2ab,

∴(a+b)^2≥4ab,

2≥4ab,

即:ab≤1/2,

则ab的最大值为1/2。

思路六:数形几何法

如图,设直线a+b=√2上的任意一点P(a0,b0),

op与x轴的夹角为θ,则:

a0+b0=√2,b0=a0tanθ, p(a0,b0)

a0+a0tanθ=√2,得

a0=√2/(1+tanθ),

|a0*b0|=2*|tanθ|/(1+tanθ)^2,

=2/[(1/|tanθ|)+2+|tanθ|]

≤2/(2+2)=1/2。

则ab的最大值=1/2.

思路七:构造函数法

设函数f(a,b)=ab-λ(a+b-√2),

则偏导数f'a=b-λ,f'b=a-λ,

f'λ=a+b-√2。

令f'a=f'b=f'λ=0,则:

b=λ,a=λ。进一步代入得:

λ+λ=√2,即λ=√2/2.

ab的最大值=√2/2*√2/2=1/2。

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