跪求高数大神 抛物面z=x^2+y^2被平面x+y++z=1截成一个椭圆,求该椭圆的长半轴和短半轴(用拉格朗日乘子)
原点与该椭圆上点的距离的最大值为d2=√(9+5√3),最小值为d1=√(9-5√3)。
解析:运用拉格朗日乘数法,记f(x,y,z)=x^2+y^2+z^2+a(x^2+y^2-z)+b(x+y+z-1)
令f'x=2x+2ax+b=0,f'y=2y+2ay+b=0,f'z=2z-a+b=0,x^2+y^2-z=0,x+y+z-1=0
解得x=y=(-1±√3)/2,z=2-+√3,得d1=√(9-5√3),d2=√(9+5√3)。
拉格朗日乘数法的特点:
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。
长半轴为√(3(2+√3)),短半轴是√(3(2-√3)),用拉格朗日乘数法做的。
^【解析】z=x^2+y^2
x+y+z=1
椭圆方程为(x+1/2)^2+(y+1/2)^2=3/2
z=1-x-y
原点到这椭圆上点的距离r=根号{x^2+y^2+z^2}
极值点坐标满足dr/dx=0
dr/dx=[2x+2y*dy/dx+2z*dz/dx]/2r
=x+y*dy/dx+(1-x-y)*(-1-dy/dx)
=(2x+y-1)+(x+2y-1)*dy/dx
对椭圆方程求导2*(x+1/2)+2*(y+1/2)*dy/dx=0
dy/dx=-(2x+1)/(2y+1)
dr/dx=(2x+y-1)-(x+2y-1)*(2x+1)/(2y+1)
=(2x+2y-3)*(y-x)/(2y+1)
dr/dx=0, => (2x+2y-3)*(y-x)=0
x=y=+(-)根号3/2-1/2 ; x+y=3/2>1(舍去)
r=根号{x^2+y^2+z^2}=根号{2x^2+4y^2}=根号{(11+(-)6*根号3)/2}
r(min)=根号{(11-6*根号3)/2}
r(max)=根号{(11+6*根号3)/2}
扩展资料:
令F(x,y,λ)对x和y和λ的一阶偏导数等于零,即
F'x=ƒ'x(x,y)+λφ'x(x,y)=0 [1]
F'y=ƒ'y(x,y)+λφ'y(x,y)=0
F'λ=φ(x,y)=0
由上述方程组解出x,y及λ,如此求得的(x,y),就是函数z=ƒ(x,y)在附加条件φ(x,y)=0下的可能极值点。
若这样的点只有一个,由实际问题可直接确定此即所求的点。
参考资料来源:百度百科-拉格朗日乘数法
额。。。要是那么简单的话,我们老师也不会设置为附加题了