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一道数学题

greenroc114 · 5月16日 · 2025年 · · · 本文共1517个字 · 预计阅读6分钟 37次已读

## 题目

已知x,y,z为实数,且y+z=5﹣4x+3×2,z﹣y=1﹣2x+x2,则x,y,z之间的大小关系是

## 解答

### 解题过程

#### 已知条件
给定实数 \( x, y, z \) 满足以下方程组:
$$
\begin{cases}
y + z = 5 – 4x + 3x^2 \quad (1) \\
z – y = 1 – 2x + x^2 \quad (2)
\end{cases}
$$

#### 目标
求 \( x, y, z \) 之间的大小关系。

### 第一步:解方程组求 \( y \) 和 \( z \)

将方程 (1) 和方程 (2) 相加:
$$
(y + z) + (z – y) = (5 – 4x + 3x^2) + (1 – 2x + x^2)
$$
$$
2z = 6 – 6x + 4x^2
$$
$$
z = 3 – 3x + 2x^2
$$

将方程 (1) 减去方程 (2):
$$
(y + z) – (z – y) = (5 – 4x + 3x^2) – (1 – 2x + x^2)
$$
$$
2y = 4 – 2x + 2x^2
$$
$$
y = 2 – x + x^2
$$

因此,我们得到:
$$
y = x^2 – x + 2
$$
$$
z = 2x^2 – 3x + 3
$$

### 第二步:比较 \( x, y, z \) 的大小

1. **比较 \( y \) 和 \( x \)**
$$
y – x = (x^2 – x + 2) – x = x^2 – 2x + 2
$$
判断 \( x^2 – 2x + 2 \) 的符号:
– 判别式 \( \Delta = (-2)^2 – 4 \times 1 \times 2 = 4 – 8 = -4 < 0 \) - 二次项系数为正,且 \( \Delta < 0 \),故 \( x^2 - 2x + 2 > 0 \) 对所有实数 \( x \) 成立。
– 因此,\( y > x \)。

2. **比较 \( z \) 和 \( x \)**
$$
z – x = (2x^2 – 3x + 3) – x = 2x^2 – 4x + 3
$$
判断 \( 2x^2 – 4x + 3 \) 的符号:
– 判别式 \( \Delta = (-4)^2 – 4 \times 2 \times 3 = 16 – 24 = -8 < 0 \) - 二次项系数为正,且 \( \Delta < 0 \),故 \( 2x^2 - 4x + 3 > 0 \) 对所有实数 \( x \) 成立。
– 因此,\( z > x \)。

3. **比较 \( z \) 和 \( y \)**
$$
z – y = (2x^2 – 3x + 3) – (x^2 – x + 2) = x^2 – 2x + 1 = (x – 1)^2 \geq 0
$$
– 对于所有实数 \( x \),\( (x – 1)^2 \geq 0 \),当且仅当 \( x = 1 \) 时取等号。
– 因此:
– 当 \( x \neq 1 \) 时,\( z > y \);
– 当 \( x = 1 \) 时,\( z = y \)。

### 第三步:总结大小关系

综合以上分析:
– 对于所有实数 \( x \),有 \( y > x \) 和 \( z > x \)。
– 对于 \( z \) 和 \( y \):
– 当 \( x \neq 1 \) 时,\( z > y > x \);
– 当 \( x = 1 \) 时,\( z = y > x \)。

因此,一般可以表示为:
$$
z \geq y > x
$$

### 验证示例

1. **当 \( x = 0 \)**
$$
y = 0^2 – 0 + 2 = 2, \quad z = 2 \times 0^2 – 3 \times 0 + 3 = 3
$$
$$
3 > 2 > 0 \quad \Rightarrow \quad z > y > x
$$

2. **当 \( x = 1 \)**
$$
y = 1^2 – 1 + 2 = 2, \quad z = 2 \times 1^2 – 3 \times 1 + 3 = 2
$$
$$
2 = 2 > 1 \quad \Rightarrow \quad z = y > x
$$

3. **当 \( x = 2 \)**
$$
y = 2^2 – 2 + 2 = 4, \quad z = 2 \times 2^2 – 3 \times 2 + 3 = 5
$$
$$
5 > 4 > 2 \quad \Rightarrow \quad z > y > x
$$

验证结果与结论一致。

### 最终结论

对于所有实数 \( x \),\( y \),\( z \) 满足给定方程时,它们的大小关系为:
$$
z \geq y > x
$$

即:
– \( y \) 总是大于 \( x \);
– \( z \) 大于或等于 \( y \)(当且仅当 \( x = 1 \) 时,\( z = y \))。

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