[题]当两个数的和一定时,这两个数分别为多少,得到的乘积是最大的?
[解]设这两个数的和为a,这两个数分别可以表示为:
这两个表达式的和为a。这两个数的乘积可以表示为:
从表达式来看,x的值越小,它们的乘积也就越大,此时这两个数的差就越小。我们很容易就能看出来,当x=0,也就是两个数都是时,它们的乘积最大。
由此可见,要使总和不变的两个数相乘时所得的乘积最大,需要使它们均分。
如果是三个数呢?下面我们来讨论一下三个数的情况。
[题]我们进一步的讨论,当三个数的和一定时,这三个数分别为多少能使它们的乘积是最大的?
[解]参考上题的解法,我们来解一下这道题。
把a分成每一部分都不等于的三部分。在这三个数中一定有一部分大于,设为+x。
同样,这三个数中也一定有一部分小于,设为-y。
因为x和y都是正数,所以第三部分应当等于:
与-y+x的和等于前两部分(+x,-y)的和,它们的差为x-y,小于前两部分的差x+y。从上题所得的结论可知(-y+x)的值要大于前两部分的乘积。
如果把前两部分+x和-y分别用和-y+x代替,第三部分的值不变,那么它们的乘积就增加了。
现在我们设其中的一个数为,其他两个数分别为:
如果+z和-z的值相等(它们的和是一定的),那么后两个数的乘积会变得更大,也就是三个数的乘积变得更大:(www.daowen.com)
当a被分成互不相等的三份时,它们的乘积肯定小于。因此,我们可以得出,当a被均分为三等份时,得到的乘积最大。
我们可以用同样的方法证明,这个定理对于四个、五个乃至无限多个乘数都是成立的。
现在我们来将这个问题普遍化:
[题]如果x+y=a,当x和y分别取什么值的时候,xpyq的值是最大的?
[解]题目要求的是:当x为何值时,表达式xp(a-x)q的值最大。
首先,我们将xp(a-x)q乘以,得:
当这个式子为最大值时,原式才能是最大值。
上式可写为:
对于这个表达式来说,所有乘数的总和等于
就是说,它们的总和是常数。。
根据前面的结论,我们可知,当各个乘数都相等时,也就是时,乘积达到最大值。
因为a-x=y,代入上式,可得:
也就是说,当x+y的总和一定时,xpyq的值在x∶y=p∶q时最大。
用同样的方法也可以证明,当x+y+z,x+y+z+t等的总和保持不变,只有当x∶y∶z=p∶q∶r,x∶y∶z∶t=p∶q∶r∶u时,xpyqzr和xpyqzrtu等才能达到最大值。
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