三角不等式+柯西不等式+常用不等式链+平行四边形四边的平方和等于对角线的平方和(2020清华强基第13题)
一、题目
, 则 的( )
A. 最大值为
B. 最大值为
C. 最小值为 0
D. 最小值为 2
二、解法
解法1: 三角不等式+柯西不等式
解: 由三角不等式可得:
由柯西不等式知:
实际上,以上这一步,即可以看成是使用柯西不等式,
也可以看做使用常用不等式链中的最后两个:,即算术平均数不大于平方平均数.
又
, 当 时取到.
若, 则只需, 即可符合题意,
综上可知:选.
解法2:数形结合+基本不等式
由题义可得:
令,
此处的
即点在以为直径的圆上,
且,
如下图:
显然,当,且点三点共线的时候,取到最大值,
接下来的问题转变为求的最大值
由平行四边形四边的平方和等于对角线的平方和可得:
,
接着使用基本不等式:,
即:.
当 时取到.
若, 则只需, 即可符合题意,
综上可知:选.