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初一 · 绝对值乘积约束(数形结合)

以小卷第 8 题为例:题设 (|x+1|+|x-2|)(|y-1|+|y-3|)(|z-1|+|z+2|)=18,求 x+2y+3z 的最值。三步:① 找每因式最小区间 → ② 乘积=最小乘积 ⇒ 全锁区间 → ③ 线性式在角点取最值。
生活锚点面积固定的长方形,长宽怎么分配最划算?——和「|x|·|y| 有约束时 x+y 能取多大」是同一件事。
第①步 · 形

三个双绝对值因式的图形:中间一段是"平"的

每个 |t-a|+|t-b| 都是「V—平—V」:变量落在两定点之间时,距离和 = 两点间距(最小,图上为水平段);掉到外面才抬升。水平段即"最小区间"。

因式A(x)=|x+1|+|x−2|B(y)=|y−1|+|y−3|C(z)=|z−1|+|z+2|
两定点−1 与 21 与 31 与 −2
最小值323
最小区间x∈[−1, 2]y∈[1, 3]z∈[−2, 1]
第②步 · 数

拖动 x、y、z,看乘积是否被压在 18

三条数轴分别对应 x、y、z,金色区间为该变量的最小区间。把点拖进区间 → 对应因式=最小值;任一点拖出 → 因式变大、乘积>18(违背题设)。当且仅当三点都在区间内,乘积恰好=18。

A(x)=3.00 B(y)=2.00 C(z)=3.00
乘积 = 18.00  目标式 S=x+2y+3z = 11.00
约束状态:乘积 = 18,满足题设
第③步 · 结论

三个变量被锁进"盒子",线性式在角点取最值

乘积=18 ⇒ x∈[−1,2]、y∈[1,3]、z∈[−2,1]。目标式 S=x+2y+3z 系数全为正,故最大值在每个变量取本区间上界时取得,最小值在下界时取得。点按钮可把 x/y/z 直接跳到对应角点验证。

角点(x,y,z)S = x+2y+3z
最大值点(2, 3, 1)2+2·3+3·1 = 11
最小值点(−1, 1, −2)−1+2·1+3·(−2) = −5

答案:最大值 11,最小值 −5。一句话套路:双绝对值因式找最小区间 → 乘积=最小乘积 ⇒ 全锁区间 → 线性目标式在角点取最值。