问题 解答题
设a是正数,ax+y=2(x≥0,y≥0),记y+3x-
1
2
x2的最大值是M(a),试求:
(1)M(a)的表达式;(2)M(a)的最小值.
答案

(1)设S(x)=y+3x-

1
2
x2,将y=2-ax代入消去y,得:

S(x)=2-ax+3x-

1
2
x2

=-

1
2
x2+(3-a)x+2

=-

1
2
[x-(3-a)]2+
1
2
(3-a)2+2(x≥0)

∵y≥0∴2-ax≥0

而a>0∴0≤x≤

2
a

下面分三种情况求M(a)

(i)当0<3-a<

2
a
(a>0),即

0<a<3
a2-3a+2>0

解得0<a<1或2<a<3时

M(a)=S(3-a)=

1
2
(3-a)2+2

(ii)当3-a≥

2
a
(a>0)即

a>0
a2-3a+2≤0
时,

解得:1≤a≤2,这时

M(a)=S(

2
a
)=2-a•+3•
2
a
-
1
2
(
2
a
)
2
=-
2
a2
+
6
a

(iii)当3-a≤0;即a≥3时

M(a)=S(0)=2

综上所述得:

M(a)=

1
2
(3-a)2+2(0<a<1)
-
2
a2
+
6
a
1≤a≤2
1
2
(3-a)2+2(2<a<3)
2(a≥3)

(2)下面分情况探讨M(a)的最小值.

当0<a<1或2<a<3时

M(a)=

1
2
(3-a)2+2>2

当1≤a≤2时

M(a)=-

2
a2
+
6
a
=-2(
1
a
-
3
2
2+
9
2

∵1≤a≤2⇒

1
2
1
a
≤1

∴当

1
a
=
1
2
时,M(a)取小值,即

M(a)≥M(2)=

5
2

当a≥3时,M(a)=2

经过比较上述各类中M(a)的最小者,可得M(a)的最小值是2.

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