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コーシーシュワルツの不等式 内積の最大最小
この問題はコーシーシュワルツの不等式を利用して解けるのですか?
解けるなら解き方を教えてください
回答
ら た さん、こんばんは。
ベクトルOP=(x,y)、ベクトルOQ=(u,v)とします。
写真の問題の上にある別解のように
内積xu+yvについてコーシーシュワルツの不等式より
$(x^2+y^2)(u^2+v^2)\geqq(xu+yv)^2$ が成り立ち、
図よりわかる通り $x^2+y^2\leqq(2\sqrt{2}+2)^2,u^2+v^2\leqq(\sqrt{2}+1)^2$ だから
$(x^2+y^2)(u^2+v^2)\leqq(2\sqrt{2}+2)^2\cdot (\sqrt{2}+1)^2$
等号は $x=y=2+\sqrt{2},u=v=1+\dfrac{1}{\sqrt{2}}$ のとき。
$(2\sqrt{2}+2)^2(\sqrt{2}+1)^2\geqq(xu+yv)^2$
$-(2\sqrt{2}+2)(\sqrt{2}+1)\leqq(xu+yv)\leqq (2\sqrt{2}+2)(\sqrt{2}+1)$
コーシーシュワルツの不等式の等号成立はあくまでも $x=y=2+\sqrt{2},u=v=1+\dfrac{1}{\sqrt{2}}$ のときだから、内積は負で、
$-(2\sqrt{2}+2)(\sqrt{2}+1)\leqq(xu+yv)$ のみ成り立つ。よって最小値はわかった。
最大値の方は、このやり方で分かるのかどうかわからないです。
しかし、図からOPとOQのなす角は90°以上らしく、最大値は90°になるときの0かも。
答をお持ちなら、教えてください。
自信のない解答です。