AIME基本不等式与约束最值:x+2y=12时xy最大是多少?

遇到‘正数、固定线性和、求乘积最大值’的题型,最容易犯的是直接套x=y。约束x+2y=12不是x+y=12,真正相等的应是x与2y两个量。用这道自编题把取等条件一起算出来。

题目条件:先把已知信息说清楚

已知x>0、y>0,且x+2y=12,求xy的最大值和取到最大值时的(x,y)。

完整推导:一步一步得到答案

令a=x、b=2y。由(a+b)²≥4ab,得12²≥4×x×2y=8xy,因此xy≤144/8=18。等号必须满足a=b,即x=2y;再与x+2y=12联立,得到x=6、y=3。代入xy=18,确实达到上界。

为什么这样做:核验与适用范围

也可以用配方法:x=12−2y,xy=12y−2y²=18−2(y−3)²≤18,且正数范围内y=3可取。两条解法互相独立;一个强调AM-GM的取等条件,一个强调二次函数顶点。

最容易漏掉的限制

不要直接写x=y=4,因为虽然x+2y=12成立,积为16,并非最大。另一个错误是证明xy≤18后没有找到满足条件的等号点,这只能说明上界,而不能保证最大值确实是18。

举一反三:换条件再做一次

迁移题:x+3y=18且x,y>0,最大xy为18²/(4×3)=27,等号在x=3y,即x=9、y=3。比较不同权重对取等点的影响。

读者常问:这个技巧还能怎样用?

问:能否把正数改成任意实数?答:不能直接沿用结论。如果没有正数限制,表达式xy=12y−2y²在此特定例子仍有最大值,但其他不等式推导与极值条件可能改变,必须重新核实。

如何安排有针对性的练习

遇到加权和先把约束拆成‘两个正量之和’,接着写上界、取等条件、代回检验。最后再用二次函数检查一次。

核对环节 执行动作
已知限制 x+2y=12
最大上界 xy≤18
等号成立 x=2y
答案 x=6,y=3

说明:例题为自编。2027考试形式及各考区安排请以MAA与当地考试通知为准。

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