每日一题[4026]可行域

已知实数 $x,y$ 满足:$2\leqslant x+y\leqslant 3$,$1\leqslant x+y^2\leqslant 4$,则 (       )

A.$x$ 的最小值为 $0$

B.$y$ 的的最大值为 $2$

C.$(x+y)(x^2+y^2)$ 的最小值为 $2$

D.$(x+y)(x^2+y^2)$ 的最大值为 $12$

答案    ABD.

解析    设 $l_1:x+y=2$,$l_2:x+y=3$,$\Gamma_1:x+y^2=1$,$\Gamma_2:x+y^2=4$,则直线 $l_1,l_2$ 与抛物线 $\Gamma_1$ 相离,直线 $l_1,l_2$ 与抛物线 $\Gamma_2$ 分别相交于 $A_1(0,2),A_2(3,-1)$ 和 $B_1\left(\dfrac{5-\sqrt 5}2,\dfrac{1+\sqrt 5}2\right),B_2\left(\dfrac{5+\sqrt 5}2,\dfrac{1-\sqrt 5}2\right)$,进而可行域为曲边梯形 $A_1A_2B_2B_1$(其中 $A_1A_2,B_1B_2$ 是平行的线段,$A_2B_1,B_2A_1$ 是抛物线段)内部(包含边界),因此 $x$ 的取值范围是 $\left[0,\dfrac{5+\sqrt 5}2\right]$,$y$ 的取值范围是 $\left[\dfrac{1-\sqrt 5}2,2\right]$.

对于 $m=(x+y)(x+y^2)$,一方面有\[(x+y)(x+y^2)\leqslant 3\cdot 4=12,\]等号当 $(x,y)=B_1,B_2$ 时取得,因此 $m$ 的最大值为 $12$;另一方面,考虑到 $l_1$ 与 $\Gamma_1,\Gamma_2$ 没有公共点,因此 $x+y^2=2$ 无法取得,$m$ 的最小值不为 $2$,此时考虑 $x+y=2$,有\[(x+y)(x+y^2)=2\big((2-y)+y^2\big)\geqslant \dfrac 72,\]等号当 $(x,y)=\left(\dfrac32,\dfrac 12\right)$ 时取得,从而 $m$ 的最小值为 $\dfrac 72$.

综上所述,正确的选项为 $\boxed{A}$ $\boxed{B}$ $\boxed{D}$.

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