已知 $x,y,z\in \mathbb{R}$,满足 $x+y+z=1$,$x^2+y^2+z^2=1$,则 \((\qquad)\)
A: $z$ 的最小值为 $-\dfrac{1}{3}$
B: $z$ 的最大值为 $\dfrac{2}{3}$
C: $xyz$ 的最小值为 $-\dfrac{4}{27}$
D: $xyz$ 的最大值为 $0$
【难度】
【出处】
2016年清华大学自主招生暨领军计划试题
【标注】
  • 数学竞赛
    >
    不等式
    >
    不等式
  • 知识点
    >
    函数
    >
    根与系数的关系
    >
    三次方程的韦达定理
  • 知识点
    >
    微积分初步
    >
    利用导数研究函数的性质
    >
    利用导数研究函数的零点
  • 方法
    >
    数形结合
    >
    构造曲线与函数图象
【答案】
ACD
【解析】
因为\[
(x+y)^2=(1-z)^2\leqslant 2\left(x^2+y^2\right)=2\left(1-z^2\right),
\]所以 $-\dfrac{1}{3}\leqslant z \leqslant 1$,等号显然可以取到.故选项A对,选项B错.
由 $x+y+z=1, x^2+y^2+z^2=1$,可知 $xy+yz+zx=0$.设 $xyz=c$,则 $x,y,z$ 是关于 $t$ 的方程\[
t^3-t^2-c=0
\]的三个实根.令 $f(t)=t^3-t^2-c$,求导可得\[\begin{cases}
f\left(0\right)=-c\geqslant 0,\\
f\left(\dfrac{2}{3}\right)=-\dfrac{4}{27}-c\leqslant 0,
\end{cases}\]所以 $-\dfrac{4}{27}\leqslant c=xyz \leqslant 0$,等号显然可以取到.故选项C和D都对.
题目 答案 解析 备注
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