設 \(x,y\) 為實數,且 \(-1\le x\le 3,-3\le y\le 2\),求 \(xy-x+3y+1\) 最大值與最小值?
【錯誤解】\(-9\le xy\le 6\),\(-3\le -x\le 1\),\(-9\le 3y\le 6\)
\(\Rightarrow -21\le xy-x+3y\le 13\)
\(\Rightarrow -20\le xy-x+3y+1\le 14\)
請問作法哪個地方不正確?
正確答案:最大值 \(10\) 最小值 \(-20\)
※ 錯誤解法的問題所在:
觀察 \(xy-x+3y+1\) 的「上界」(14) 的等號要成立的條件,
在 \(-9\le xy\le 6\) 這一段是當 \(x=3,y=2\) 時,
在 \(-3\le -x\le 1\) 這一段是當 \(x=-1\) 時,
在 \(-9\le 3y\le 6\) 這一段是當 \(y=2\) 時,
可知,這三個條件的等號不會同時成立,所以以上面方法找出來的「上界」(14)不會是最大值
正確做法:
\(xy-x+3y+1=(x+3)(y-1)+4\)
因為 \(-1\le x\le 3\),所以 \(2\le x+3\le 6\),
因為 \(-3\le y\le 2\),所以 \(-4\le y-1\le 1\),
因此,\(-24 \le (x+3)(y-1)\le 6\Rightarrow -20\le (x+3)(y-1)+4\le 10\)
其中,當 \(x=3,y=2\) 時,\(xy-x+3y+1=10\) 為最大值。
當 \(x=3,y=-3\) 時,\(xy-x+3y+1=-20\) 為最小值。