理论教育 趣味代数学:乘积最大值的计算

趣味代数学:乘积最大值的计算

时间:2023-11-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:表达式乘以后,得到一个新的表达式:显然,新的表达式和原来的表达式在同样的时候取得最大值。根据前两道题的结论可知,只有:中的每个乘数都相等的时候,乘积才最大。也就是说,只有当时,取得最大值。把y=a-x 代入上面的等式,变换形式后得到:所以,在(x+y)的值一定的情况下,只有当x∶y=p∶q 时,xpyq 的值才最大。

趣味代数学:乘积最大值的计算

为了解决求最大值和最小值的问题,我们介绍一条代数定理,通过下面的具体例题进行讲解。

题:把一个数分成两部分,使它们的乘积最大。

解:设这个数是a,分成的两部分表示成:

这里的x 表示的是每一部分和a 的半数之间的差值。两部分的乘积是:

很明显,x 的值越小,两部分的差值越大,两部分的乘积也越大。当x 的值是零的时候,也就是都等于a 的一半时,它们的乘积最大。

由此可知,这个数应该平分。因此,相加和一定的两个数,相等的时候它们的乘积才会最大。

如果是三个数呢,什么时候的乘积最大?

题:把一个数分成三部分,使它们的乘积最大。

解:我们按照上一道题的解法,来分析这道题。假设把a 分成三部分,每一部分都不等于,肯定有一部分大于,设这一部分是:

设较小的那一部分是:

由于x 和y 都是正数,那么,剩余的第三部分就是:

这两个数的和等于的和,但的差(x-y)却小于的差(x+y)。由上道题的结论可知:

的乘积大于后两部分的乘积。

如果把变为,第三部分不变,乘积就会相应地变大了。

假设其中的一部分是,另外的两部分则是:

如果后面这两部分也都是,那么,三部分的乘积会更大,等于:

但是,如果把a 分成不等的三部分,乘积肯定会小于,也就是说,把a平分成三等分时,三个相等的数的乘积最大。

同理可证,四个、五个甚至更多的乘数也适用于这个定理。(www.daowen.com)

下面,我们来看另一种情况。

题:已知x+y=a,为了使xpyq 的值最大,x 和y 的取值分别是多少?

解:也可以这样说,当x 的值是多少时,表达式:

xp(a-x)q

的值最大。

表达式乘以后,得到一个新的表达式:

显然,新的表达式和原来的表达式在同样的时候取得最大值。

我们把刚才得到的新的表达式写成这种形式:

表达式的和是:

也就是说,表达式的和是一个常数。

根据前两道题的结论可知,只有:

中的每个乘数都相等的时候,乘积才最大。

也就是说,只有当

时,取得最大值。

把y=a-x 代入上面的等式,变换形式后得到:

所以,在(x+y)的值一定的情况下,只有当x∶y=p∶q 时,xpyq 的值才最大。

同理可证,在(x+y+z)或者(x+y+z+t)的和一定的情况下,当y∶x∶z=p∶q∶r 或者y∶x∶z∶t=p∶q∶r∶u 的时候,xpyqzr 或者xpyqzrtu 的值最大,等等。

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