求使恒等式|ax+by|+|bx+ay|=|x|+|y|对所有实数x,y成立的|a|+|b|的值
没问题,我来帮你把这个推导补全,确认最终结果~
我们需要找到所有满足恒等式 $$|ax+by|+|bx+ay|=|x|+|y|$$ 对所有实数 $x,y$ 成立的 $|a|+|b|$ 的值。
你通过令 $x=0$ 和 $y=0$ 得到的结论完全正确:
- 当 $x=0$ 时,原式变为 $|by| + |ay| = |y|$,即 $|y|(|a|+|b|)=|y|$。由于该式要对所有 $y\in\mathbb{R}$ 成立,当 $y\neq0$ 时必须有 $|a|+|b|=1$;
- 当 $y=0$ 时,同理可得 $|x|(|a|+|b|)=|x|$,同样要求 $|a|+|b|=1$。
这说明:如果存在满足恒等式的 $a,b$,那么必然有 $|a|+|b|=1$——这是必要条件。
接下来我们需要确认:是否存在 $a,b$ 满足 $|a|+|b|=1$ 且让恒等式成立?当然有:
比如取 $a=1, b=0$,代入原式得:
$$|1\cdot x + 0\cdot y| + |0\cdot x + 1\cdot y| = |x| + |y|$$
完全等于右边,成立;
再比如 $a=0, b=-1$,代入得:
$$|0\cdot x + (-1)\cdot y| + |(-1)\cdot x + 0\cdot y| = |y| + |x|$$
也完全符合恒等式。
不过要注意:不是所有满足 $|a|+|b|=1$ 的 $a,b$ 都能让恒等式成立(比如 $a=\frac{1}{2}, b=\frac{1}{2}$,代入 $x=1,y=-1$ 时左边为 $0$,右边为 $2$,不相等),但这并不影响我们的结论——因为问题是求满足恒等式的 $|a|+|b|$ 的值,而所有满足恒等式的 $a,b$ 必然对应 $|a|+|b|=1$,同时存在这样的 $a,b$ 使得等式成立,所以这个值是唯一的。
如果 $|a|+|b|\neq1$:
- 若 $|a|+|b|>1$,取 $x=y=1$,左边为 $2|a+b|\leq2(|a|+|b|)>2$,右边为 $2$,显然不相等;
- 若 $|a|+|b|<1$,同样取 $x=y=1$,左边为 $2|a+b|\leq2(|a|+|b|)<2$,右边为 $2$,也不相等。
因此,$|a|+|b|$ 只能等于1。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者DXT

