用拉格朗日乘数法做,在第一卦限内作椭球面x^2/a^2+y^2/b^2+z^2/c^2=1的切平面

用拉格朗日乘数法做,在第一卦限内作椭球面x^2/a^2+y^2/b^2+z^2/c^2=1的切平面,使切平面与三个坐标面所围成的四面体体积最小,求切点坐标... 用拉格朗日乘数法做,在第一卦限内作椭球面x^2/a^2+y^2/b^2+z^2/c^2=1的切平面,使切平面与三个坐标面所围成的四面体体积最小,求切点坐标 展开
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我的行云笔记
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2019-07-20 · 爱好读书的三线文艺青年
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答案:设F(x,y,Z)=X^2/a/2+yA2/bA2+zA2/cA2-1

Fx=2x/a^2,Fy=2y/b^2,Fz=2z/c^2,假设椭圆面上的任意一点坐标为(xO,y0,z0),则

×0^2/a^2+y0^2/b^2+Z0^2/c^2=1------(1)

该椭圆面的切平面方程应为:

(2×0/a2)*(x-×0)+(2y0/bA2)*(y-y0)+(2z0/CA2)*(z-z0)=0,由(1),可将上式化为:xx0/a/2+yy0/b42+ZZ0/c^2=1-------(2)

切平面在三个坐标轴上的截距分别为:x=a^2/x0,y=bA2/y0,z=c^2/z0.

四面体的体积为:V=1/6*xllyIzl=(abc)^2/(6x0y0z0).

最后就是求×Oy0z0的最大值问题了:由(1)可得:(bcx0)^2+(acy0)^2+(abz0)^2=(abc)^2由均值不等式可得:

3*(abc)^4*(x0y0z0)^2)^(1/3)≤(bcx0)^2+(acy0)^2+(abz0)^2=(abc)A2即x0y0z0≤(V3/9)labcl,当且仅当×0=lal/V3,y0=|bl/V3,z0=lcl/V3时,等号成立.

则Vmin=(V3/2)labcl

扩展资料:

在数学最优问题中,拉格朗日乘数法(以数学家约瑟夫·路易斯·拉格朗日命名)是一种寻找变量受一个或多个条件所限制的多元函数的极值的方法。这种方法将一个有n 个变量与k 个约束条件的最优化问题转换为一个有n + k个变量的方程组的极值问题,其变量不受任何约束。

这种方法引入了一种新的标量未知数,即拉格朗日乘数:约束方程的梯度(gradient)的线性组合里每个向量的系数。 此方法的证明牵涉到偏微分,全微分或链法,从而找到能让设出的隐函数的微分为零的未知数的值。

参考资料:百度百科-拉格朗日乘法

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首先建立数学模型:

其次拉格朗日乘子法求解:

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