Question

将2006表示成5个正整数x₁，x₂，x₃，x₄，x₅之和．记S=

-1≤i≤j≤5

x_ix_j．问：
（1）当x₁，x₂，x₃，x₄，x₅取何值时，S取到最大值；
（2）进一步地，对任意1≤i，j≤5有

.

xi-xj

.

≤2，当x₁，x₂，x₃，x₄，x₅取何值时，S取到最小值．说明理由．

Answer 1

分析：（1）根据条件，判断S的值是有界集，故必存在最大值与最小值，且S取到最大值，则必有|x_i-x_j|≤1（1≤i，j≤5），从而可求结论；
（2）当x₁+x₂+x₃+x₄+x₅=2006，且|x_i-x_j|≤2时，只有三种情况，后两种情形是由第一组作x_i′=x_i-1，x_j′=x_j+1调整下得到的，结合（1）中的分析，可得结论．

解答：解：（1）首先这样的S的值是有界集，故必存在最大值与最小值． 
x₁+x₂+x₃+x₄+x₅=2006，且使S=

-1≤i≤j≤5

xixj取到最大值，则必有|x_i-x_j|≤1（1≤i，j≤5）…（5分）     （*）
事实上，假设（*）不成立，不妨假设x₁-x₂≥2，则令x₁′_′=x₁-1，x₂′=x₂+1，x_i′=x_i （i=3，4，5），有x₁′+x₂′=x₁+x₂，x₁′•x₂′=x₁x₂+x₁-x₂-1＞x₁x₂．
将S改写成S=

-1≤i≤j≤5

xixj=x₁x₂+（x₁+x₂）（x₃+x₄+x₅）+x₃x₄+x₃x₅+x₄x₅
同时有 S′=x₁′x₂′+（x₁′+x₂′）（（x₃+x₄+x₅）+x₃x₄+x₃x₅+x₄x₅．
于是有S′-S=x₁′x₂′-x₁x₂＞0．
这与S在x₁，x₂，x₃，x₄，x₅时取到最大值矛盾．
所以必有|x_i-x_j|≤1，（1≤i，j≤5）．
因此当x₁=402，x₂=x₃=x₄=x₅=401时S取到最大值．            …（10分）
（2）当x₁+x₂+x₃+x₄+x₅=2006，且|x_i-x_j|≤2时，只有
（1）402，402，402，400，400；
（2）402，402，401，401，400；
（3）402，401，401，401，401；
三种情形满足要求．                                  …（15分）
而后两种情形是由第一组作x_i′=x_i-1，x_j′=x_j+1调整下得到的．
根据上一小题的证明可知道，每次调整都使和式S=

-1≤i≤j≤5

xixj变大．
所以在x₁=x₂=x₃=402，x₄=x₅=400时S取到最小值．…（20分）

点评：本题考查函数的最值，考查学生的探究能力，考查学生分析解决问题的能力，有难度．