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因为:方差的公式是S2=1n[(x1-
)2+(x2-)2+…+(xn-
)2],所以由公式得方差有隐藏的两个性质,①任何一组数据的方差是一个非负数,②若一组实数的方差为零,则该组数据均相等,且都等于该组数据的平均数.
性质的运用如下.
例1已知x+y=8,xy-z2=16,求x+y+z的值.
解:因为x+y=8,
所以:x和y的平均数为12(x+y)=4.
又因为:xy-z2=16,
所以:xy=16+z2.
则:x和y的方差是S2=12[(x-4)2+(y-4)2]
=12[x2+y2-8(x+y)+32]
=
12[(x+y)2-2xy-8(x+y)+32]
=
12[64-2(16+z2)-64+32]
=-z2.
由性质①得:S2是一个非负数
所以S2≥0,
即:-z2≥0.
则:z2≤0,
所以:z=0.
由性质②得:x=y=4,
所以:x+y+z=4+4+0=8.
例2已知a+b+c=6, a2+b2+c2=12, 求a+2b+2c的值.
解:因为a+b+c=6,
所以a,b,c的平均数为a+b+c3=
63=2.
则a,b,c的方差是S2=
13[(a-2)2+(b-2)2+(c-2)2]
=13[(a2+b2+c2)-4(a+b+c)+12]
=13[12-24+12]
=0.
由性质②得:a=b=c=2.
所以:a+2b+2c=2+2×2+2×2=10.
例3(2005年全国初中数学竞赛试题)已知a+b+c=3,a2+b2+c2=3,求a2005+b2005+c2005的值.
解:因为a+b+c=3,
所以a,b,c的平均数为a+b+c3=33=1.
因为a2+b2+c2=3.
则a,b,c的S2=
13[(a-1)2+(b-1)2+(c-1)2]
=
13[(a2+b2+c2)-2(a+b+c)+3]
=
13[3-2×3+3]
=0.
由性质②得:a=b=c=1.
所以a2005+b2005+c2005=3.
例4(加拿大第七届中学生数学竞赛试题)确定x的最大实数,使得实数y,z满足x+y+z=5,xy+yz+xz=3.
解:由x+y+z=5得y+z=5-x,
由xy+yz+xz=3得yz+x(y+z)=3.
所以x2+y2+z2=19, y+z=5-x, y2+z2=19-x2.
设y与z的平均数为k, 则 y+z=2k, k=12(y+z).
设y与z的方差为S2=12( y2+z2-2k2) ≥0.
即y2+z2-2k2≥0.
因为 y2+z2=19-x2,y+z=5-x, k=12(y+z).
所以19-x2-2×14(y+z)2≥0.
19-x2-
12(5-x)2≥0.
38-2x2-25+10x-x2≥0.
3x2-10x-13≤0.
解得-1 133.
则x的最大实数值是
133.
例5(第七届美国中学生数学竞赛试题)已知a,b,c,d,e是满足a+b+c+d+e=8, a2+b2+c2+d2+e2=16的实数,求e的最大值.
解:因为a,b,c,d的方差为
S2=14( a2+b2+c2+d2-4k2)≥0.
所以a2+b2+c2+d2-4k2≥0
a2+b2+c2+d2=16-e2
k=a+b+c+d4=8-e4.
所以16-e2-(
8-e4)2≥0.
5e2-16e≤0,
解得0≤e≤165.
所以e的最大值为165.
[贵州省沿河县沙子镇初级中学 (565302)]
)2+(x2-)2+…+(xn-
)2],所以由公式得方差有隐藏的两个性质,①任何一组数据的方差是一个非负数,②若一组实数的方差为零,则该组数据均相等,且都等于该组数据的平均数.
性质的运用如下.
例1已知x+y=8,xy-z2=16,求x+y+z的值.
解:因为x+y=8,
所以:x和y的平均数为12(x+y)=4.
又因为:xy-z2=16,
所以:xy=16+z2.
则:x和y的方差是S2=12[(x-4)2+(y-4)2]
=12[x2+y2-8(x+y)+32]
=
12[(x+y)2-2xy-8(x+y)+32]
=
12[64-2(16+z2)-64+32]
=-z2.
由性质①得:S2是一个非负数
所以S2≥0,
即:-z2≥0.
则:z2≤0,
所以:z=0.
由性质②得:x=y=4,
所以:x+y+z=4+4+0=8.
例2已知a+b+c=6, a2+b2+c2=12, 求a+2b+2c的值.
解:因为a+b+c=6,
所以a,b,c的平均数为a+b+c3=
63=2.
则a,b,c的方差是S2=
13[(a-2)2+(b-2)2+(c-2)2]
=13[(a2+b2+c2)-4(a+b+c)+12]
=13[12-24+12]
=0.
由性质②得:a=b=c=2.
所以:a+2b+2c=2+2×2+2×2=10.
例3(2005年全国初中数学竞赛试题)已知a+b+c=3,a2+b2+c2=3,求a2005+b2005+c2005的值.
解:因为a+b+c=3,
所以a,b,c的平均数为a+b+c3=33=1.
因为a2+b2+c2=3.
则a,b,c的S2=
13[(a-1)2+(b-1)2+(c-1)2]
=
13[(a2+b2+c2)-2(a+b+c)+3]
=
13[3-2×3+3]
=0.
由性质②得:a=b=c=1.
所以a2005+b2005+c2005=3.
例4(加拿大第七届中学生数学竞赛试题)确定x的最大实数,使得实数y,z满足x+y+z=5,xy+yz+xz=3.
解:由x+y+z=5得y+z=5-x,
由xy+yz+xz=3得yz+x(y+z)=3.
所以x2+y2+z2=19, y+z=5-x, y2+z2=19-x2.
设y与z的平均数为k, 则 y+z=2k, k=12(y+z).
设y与z的方差为S2=12( y2+z2-2k2) ≥0.
即y2+z2-2k2≥0.
因为 y2+z2=19-x2,y+z=5-x, k=12(y+z).
所以19-x2-2×14(y+z)2≥0.
19-x2-
12(5-x)2≥0.
38-2x2-25+10x-x2≥0.
3x2-10x-13≤0.
解得-1
则x的最大实数值是
133.
例5(第七届美国中学生数学竞赛试题)已知a,b,c,d,e是满足a+b+c+d+e=8, a2+b2+c2+d2+e2=16的实数,求e的最大值.
解:因为a,b,c,d的方差为
S2=14( a2+b2+c2+d2-4k2)≥0.
所以a2+b2+c2+d2-4k2≥0
a2+b2+c2+d2=16-e2
k=a+b+c+d4=8-e4.
所以16-e2-(
8-e4)2≥0.
5e2-16e≤0,
解得0≤e≤165.
所以e的最大值为165.
[贵州省沿河县沙子镇初级中学 (565302)]