Question

定義：若對任意x₁、x₂∈（a，b）恒有f（

x1+x2

2

）≤

f(x1)+f(x2)

2

成立，則稱函數f（x）在（a，b）上為凹函數．已知凹函數具有如下性質：對任意的x_i∈（a，b）（i=1，2，…，n），必有f（

x1+x2+…+xn

n

）≤

f(x1)+f(x2)+…+f(xn)

n

成立，其中等號當且僅當x₁=x₂=…=x_n時成立．
（1）試判斷y=x²是否為R上的凹函數，并說明理由；
（2）若x、y、z∈R，且x+y+2z=8，試求x²+y²+2z²的最小值并指出取得最小值時x、y、z的值．

Answer 1

考點：進行簡單的合情推理

專題：計算題,推理和證明

分析：（1）利用凹函數的定義，即可得出結論；
（2）利用題中條件：“x+y+2z=8”構造柯西不等式：（x²+y²+2z²）（1²+1²+

2

²）≥（x+y+2z）²=64這個條件進行計算即可．

解答： 解：（1）f（

x1+x2

2

）=（

x1+x2

2

）²，

f(x1)+f(x2)

2

=

x12+x22

2

≥

x12+x22+2x1x2

4

=（

x1+x2

2

）²，
∴對任意x₁、x₂∈（a，b）恒有f（

x1+x2

2

）≤

f(x1)+f(x2)

2

成立，
∴y=x²是R上的凹函數；
（2）∵（x²+y²+2z²）（1²+1²+

2

²）≥（x+y+2z）²=64，
∴x²+y²+2z²≥16，當且僅當x=y=

2

z時取等號，
∵x+y+2z=8，∴x=y=4（

2

+1），z=4+2

2

．
∴x²+y²+2z²的最小值為16，此時x=y=4（

2

+1），z=4+2

2

．

點評：本題考查用綜合法證明不等式，關鍵是利用：（x²+y²+2z²）（1²+1²+

2

²）≥（x+y+2z）²=64．