給個清爽的證明

我們知道

[公式]

因此題目可以轉化為, [公式]

我們知道 [公式][公式] 上是上凸函數,

因此對於 [公式]

[公式] 時等號成立。

那麼我們只需證在 [公式] 時取到最大值即可。

不妨設 [公式] ,假設 [公式]

[公式]

因此最大值必在 [公式]時取到,因此 [公式] .

第一次回答數學問題,公式好難打啊,上面這幾行字打了整整一個小時……


我寫一個感覺更高中一點的解法

[公式]

[公式]

[公式]

(留意一下取等號的條件)

這個時候把 [公式] 看成一個整體,求

[公式] 最大值

求導,有

[公式]

取一個周期 [公式] ,結合 [公式] 的單調性,得到

[公式][公式] 上單調增, [公式] 上單調減, [公式] 上單調增

最大值在 [公式] 時取得,即 [公式]

代入,得最大值為 [公式]

水平有限,錯誤敬請指出,感激不盡。


謝不邀

華羅庚言:「數形結合百般好」,所以我們就用一點幾何知識來解決這個小問題吧。

顯然,

[公式]

不妨設 [公式]

顯然 [公式]

即,ABC是一個三角形的三個頂點。

我們還知道正弦定理

[公式]

即a,b,c與sinA,sinB,sinC成正比如果內接圓半徑相等,那麼比值相等。

所以我們可以將問題轉化為,對於一個半徑固定的圓,它的內接三角形的周長哪個最長。

根據我們數學多年的學習養成的直覺,這種問題的答案肯定是

圓內接三角形中,最對稱的,最美麗的等邊三角形是周長最長的三角形。

如果要證明這個問題,我們不妨先將其簡化。

如上圖,點BC是圓E上任意兩點,當且僅當AB=BC時,三角形ABC的周長最長,證明如下:

不妨取A,使得AB=AC,取點D不與A重合,現在過A做AH⊥BD,AG⊥CD,易知AD平分∠BDG,於是AH=AG,顯然有三角形ABH≌三角形ACG (這個變數名不是我特意湊的欸)即BH=CG,那麼,

BD+CD=BH+DH+CG-DG=2BH,而AB+AC=2AB

顯然AB&>BH,即三角形ABC的周長&>三角形DBC的周長。

於是,對於一個三角形,隨意確定兩個頂點,都有當另一個頂點構成等腰時,周長最長,那麼綜合起來一定是,等邊三角形周長最長。

回歸到問題上,我們知道當A=B=C=60時,式子取最大值,那麼最大值很容易求得就是 [公式]

[公式]


[公式] , [公式]

於是, [公式] [公式] , [公式][公式]

[公式] 時, [公式] , [公式] , [公式]

[公式] 時,

[公式] [公式] , [公式] , [公式]

[公式] [公式] , [公式] , [公式]

比較可得, [公式] 的最大值為 [公式]


[公式]

[公式]

[公式] (這裡運用了 [公式] 不等式)

[公式]

[公式]

可得

[公式] (等號可取得的一個條件為 [公式] )

綜上 [公式]


等價於求圓內接三角形周長的最大值.


a


感興趣的數值計算,使用6種方法計算局部最優解!

1、使用二元的遺傳演算法求解

黑色的小點就是最大值所在處

黑色的小點就是最大值所在處

最優解:
X =
7.3100
Y =
32.5000
Fxy =
2.5972

計算程序:

Chenglin Li:最優化方法(十)遺傳演算法求二元函數的極值?

zhuanlan.zhihu.com圖標

2 變度量DFP演算法求無約束的最優問題

初值給定[1, 1], 求解結果:

程序嘗試迭代次數:3
最優解:1.047197 ,1.047197
最優目標函數值:y=2.598

計算程序:

Chenglin Li:最優化方法(四)變度量法演算法(DFP)求解無約束問題?

zhuanlan.zhihu.com圖標

3 變度量BFGS演算法求無約束的最優問題

  • 初值給定[1, 2], 求解結果:

程序嘗試迭代次數:6
最優解:1.047225 ,1.047063
最優目標函數值:y=2.598

  • 計算程序:

Chenglin Li:最優化方法(七)變度量法演算法(BFGS)求解無約束問題?

zhuanlan.zhihu.com圖標

4 最速下降法

  • 初值給定[2, 2], 求解結果:

The result is:
最優解:1.047198 ,1.047198
最優目標函數值:y=2.598

計算程序:

Chenglin Li:最優化方法(二)最速下降法求目標函數最小值?

zhuanlan.zhihu.com圖標

5 使用Newton法解無約束最優化問題

  • 初值給定[1, 1], 求解結果:

程序嘗試迭代次數:2
最優解:1.046674 ,1.046674
最優目標函數值:y=2.598

  • 計算程序

Chenglin Li:最優化方法(八)使用Newton法解無約束最優化問題?

zhuanlan.zhihu.com圖標

6 共軛梯度演算法(FR)求解無約束問題

  • 初值給定[1, 1], 求解結果:

程序嘗試迭代次數:3
最優解:1.047197 ,1.047197
最優目標函數值:y=2.598

  • 計算程序

Chenglin Li:最優化方法(三)共軛梯度演算法(FR)求解無約束問題?

zhuanlan.zhihu.com圖標

——2021.03.03晚——


x,y是獨立的 同時x,y是對稱的,所以取最大值是x,y相等的。

然後就是sin2x+2sinx了一個。


形式上看起來非常對稱,從概率論的角度可以嘗試直接代入x=y


是不是可以另y=k x去消除一個變數,然後去求極限呢?


一個取巧的方法就是這種輪換對稱式只需取x=y然後按一元函數求最值的方法求出來的結果就是答案,大多數這種題這樣都蒙對


利用二元函數求極值的方式 先求駐點 然後再用ABC進行檢驗 最後的結果是3倍根號3/2


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