每日一题[2041]绝对值函数

设实数 $x_1,x_2,\cdots,x_{21}$ 满足 $0\leqslant x_i\leqslant 1$($i=1,2,\cdots,21$),则 $\displaystyle\sum_{i=1}^{21}\sum_{k=1}^{21}|x_i-x_k|$ 的最大值为_______.

答案    $220$.

解析    根据题意,有\[\sum_{i=1}^{21}\sum_{k=1}^{21}|x_i-x_k|=2\sum_{1\leqslant i<k\leqslant 21}|x_i-x_k|,\]其视为关于 $x_1$ 的函数 $f(x_1)$,有\[f(x_1)=2|x_1-x_2|+2|x_1-x_3|+\cdots+2|x_1-x_{21}|+\cdots,\]这是一个绝对值函数,且每个分界点处斜率均增加 $4$,因此 $f(x_1)$ 的最大值在 $x_1=0$ 或 $x_1=1$ 处取得.类似可得 $x_i\in \{0,1\}$,$i=1,2,\cdots,21$.设 $x_1,x_2,\cdots,x_{21}$ 中有 $n$ 个 $1$,则题中代数式为 $2(21-n)n$,因此当 $n=10$ 或 $n=11$ 时,题中代数式取得最大值 $220$.

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