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三维不等式柯西定理应用举例详解A6

时间:2026-02-28 01:39:30

1、三维不等式柯西定理:

(c₁²+c₂²+c₃²)(d₁²+d₂²+d₃²)≥(c₁d₁+c₂d₂+c₃d₃)²。

定理证明:

证明:

定义函数f(x)为:

f(x)=(c₁+d₁x)²+(c₂+d₂x)²,

将f(x)转化为二元函数的标准形式y=ax²+bx+c得

f(x)=(d₁²+d₂²)x²+2(c₁d₁+c₂d₂)x+(c₁²+c₂²)

因为f(x)≥0,所以它只有一个解或无解,即

Δ=4(c₁d₁+c₂d₂)²−4(d₁²+d₂²)(c₁²+c₂²)≤0

所以: (d₁²+d₂²)(c₁²+c₂²)≥(c₁d₁+c₂d₂)².

令函数f(x)=0,则每个平方项都必须为0,即

c₁+d₁x=0⇒x=−c₁/d₁,

c₂+d₂x=0⇒x=−c₂/d₂;

则要使函数有零点,即Δ=0,则必须有:

c₁/d₁=c₂/d₂,证毕。


三维不等式柯西定理应用举例详解A6

2、※.若正数a,b,c,x,y,z满足a²+b²+c²=80,x²+y²+z²=95,求ax+by+cz的最小值。

解:直接使用上述柯西三维不等式有:

(a²+b²+c²)(x²+y²+z²)≥(ax+by+cz)²,

代入数值即可得:

80*95≥(ax+by+cz)²,即:

(ax+by+cz)²≤7600,

由于所有变量均为正数,则:

ax+by+cz≤2√1900,

所以ax+by+cz的最小值为:2√1900.

三维不等式柯西定理应用举例详解A6

3、※.若正数x,y,z满足x²+y²+z²=282,求x+y+z的最小值。

解:使用柯西三维不等式有:

(x²+y²+z²) (a²+b²+c²)≥(x+y+z)², 即:

(x²+y²+z²) (1²+1²+1²)≥(x+y+z)²,则:

282*3≥(x+y+z)²,进一步有:

(x+y+z)²≤846,

所以正数x+y+z的最小值=3√94。

三维不等式柯西定理应用举例详解A6

4、※.若a+b+c=284,求400a²+25b²+81c²的最小值。

解:使用上述不等式,出现和的平方,即已知条件转换为不等式右边和的平方,则所求代数式需要变形成两个三项式平方和的乘积。

400a²+25b²+81c²=(20a)²+(5b)²+(9c)²

进一步变形为:

[(20a)²+(5b)²+(9c)²][(1/20)²+(1/5)²+(1/9)²],

≥[(20a/20)+(5b /5)+(9c/9)]²,

=(a+b+c)²=284²,即:

(400a²+25b²+81c²)*(1777*5²/900²)≥284²,

所以:400a²+25b²+81c²≥(1/1777)*51120²。

三维不等式柯西定理应用举例详解A6

5、※.若34x+30y+18z=196,求x²+y²+z²的最小值。

解:运用三维柯西不等式,有:

(x²+y²+z²)(34²+30²+18²)≥(34x+30y+18z)²,即:

(x²+y²+z²)(34²+30²+18²)≥196²,

(x²+y²+z²)*595*2²≥196²,

x²+y²+z²≥196²/(595*2²),

即:x²+y²+z²≥1372/85,

所以x²+y²+z²的最小值=1372/85。

三维不等式柯西定理应用举例详解A6

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