Тема . Геометрия помогает алгебре

Увидеть векторы

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела геометрия помогает алгебре
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#73449

Положительные числа a,b,c  удовлетворяют соотношению

 2  2  2
a +b + c =1

Найдите наибольшее возможное значение выражения ab+ bc√3.

Источники: ДВИ - 2023, вариант 233, задача 6 (pk.math.msu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Давайте подумаем, как можно получить оценку? Через производную не получится. Какие ещё варианты есть?

Подсказка 2

Давайте решим через векторы. Пусть |х| = √(а² + с²), |у| = b и 2·х·у = аb + bc√3. Какие векторы х и у выбрать?

Подсказка 3

х = (а, с), у = (b/2, √3b/2). Тогда нам нужно максимизировать 2· x⋅y. Как это можно сделать?

Подсказка 4

Вспомним, что x⋅y = |x|⋅|y|⋅cos(θ), где θ - угол между векторами. Косинус ≤ 1. Тогда x⋅y ≤ |x|⋅|y|. Как тогда можно оценить правую часть?

Подсказка 5

По неравенству о средних! Сумму длин векторов x и у мы знаем. Тогда ab + bc√3 ≤ 1. Когда достигается равенство в неравенстве о средних?

Подсказка 6

Когда векторы х и у равны! Далее не трудно подобрать, чему равны a, b и c. Проверим, что они подходят.

Показать ответ и решение

Первое решение.

По неравенству о средних

     2  b2  √-   3b2   2
ab≤ a + 4 , 3bc ≤-4-+ c,

то есть

   √ -
ab+  3bc≤ a2+ b2 +c2 = 1.

Равенство достигается при

2   b2  3b2   2
a = 4 ,-4-=c .

Подставляя это в равенство из условия, получим конкретные

   √ -    √-    √-
a =--2,b= -2,c= -6.
    4     2      4

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Второе решение.

Из условия имеем

(
|||{a2+ b2+ c2 = 1
 a,b,c> 0
|||(     √-
 ab+bc 3→  max

Рассмотрим вспомогательные векторы на плоскости

           1  √3
⃗x= (a,c);⃗y = (2b,2-b)

Для них выполнено

                b2  3b2          1      √-
|⃗x|2 = a2+ c2, |⃗y|2 =-4 +-4-= b2, ⃗x⋅⃗y = 2(ab+bc 3)

Тогда условие задачи перепишется как

(
|||{|⃗x|2+ |⃗y|2 = 1
 2 ⃗x⋅⃗y → max
|||(
 a,b,c> 0

Как известно,

⃗x ⋅⃗y = |⃗x|⋅|⃗y|⋅cos(⃗x;⃗y)≤ |⃗x|⋅|⃗y|

По неравенству о средних 2|⃗x||⃗y|≤ |⃗x|2+|⃗y|2 = 1

В итоге получается, что

     √-
ab +bc 3= 2⃗x⋅⃗y ≤ 2|⃗x|⋅|⃗y|≤21 = 1
                       2

При этом равенство достигается, когда векторы ⃗x,⃗y  равны. Тогда         √-
a= b2,c= -32b  и b2 =|⃗y|2 = 12  . То есть подойдут, например,

    √-    √-    √-
a = -2,b= -2,c= -6-
    4      2     4
Ответ:

 1

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!