设f(x,y,z)=x(2y?z)1+x+3y+y(2z?x)1+y+3z+z(2x?y)1+z+3x,其中x,y,z≥0,且x+y+z=1. 求f(x,y,z

2025-05-03 23:06:08
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先证f≤

1
7
,当且仅当x=y=z=
1
3
时等号成立.
f=Σ
x(x+3y?1)
1+x+3y
=1?2Σ
x
1+x+3y
…(*)
由柯西不等式:Σ
x
1+x+3y
(Σx)2
Σx(1+x+3y)
1
Σx(1+x+3y)

因为Σx(1+x+3y)=Σx(2x+4y+z)=2+Σxy≤
7
3

从而 Σ
x
1+x+3y
3
7
f≤1?2×
3
7
1
7
fmax
1
7
,当且仅当x=y=z=
1
3
时等号成立.
再证f≥0,当x=1,y=z=0时等号成立.
事实上,f(x,y,z)=
x(2y?z)
1+x+3y
+
y(2z?x)
1+y+3z
+
z(2x?y)
1+z+3x
=xy(
2
1+x+3y
?
1
1+y+3z
)+xz(
2
1+z+3x
?
1
1+x+3y
)
+yz(
2
1+y+3z
?
1
1+z+3x
)
=
7xyz
(1+x+3y)(1+y+3z)
+
7xyz
(1+z+3x)(1+x+3y)
+
7xyz
(1+y+3z)(1+z+3x)
≥0

故fmin=0,当x=1,y=z=0时等号成立.
故f(x,y,z)的最大值和最小值分别为
1
7
,0.