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多元函数有界闭域上的最值

时间:2023-11-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:,9)中取得,于是有例4.42用拉格朗日乘数法求函数f(x,y)=x2+在区域x2+2y2≤4上的最大值与最小值.解析在x2+2y2<4内,由得惟一驻点P1(0,0).在x2+2y2=4上,令将4(1+λ)乘以式减去乘以式,得x=0.若8λ2+16λ+6≠0,则x=0,由和式得y=0,与式矛盾.故8λ2+16λ+6=0,解得.当时解得驻点当时解得驻点又f=0,f=2,f=2,f=6,f=6,故fmin=0,fmax=6

多元函数有界闭域上的最值

例4.41(莫斯科自动化学院1975年竞赛题) 求函数z=x2+y2-xy在区域D:|x|+|y|≤1上的最大值与最小值.

解析 首先在D的内部:|x|+|y|<1,由

解得驻点P1(0,0).

在边界x+y=1(0<x<1)上,令

F=x2+y2-xy+λ(x+y-1)

解得拉格朗日函数F的驻点

同上,在边界y-x=1(-1<x<0)上,可求得相应的拉格朗日函数的驻点;在边界-x-y=1(-1<x<0)上,可求得相应的拉格朗日函数的驻点;在边界x-y=1(0<x<1)上,可求得相应的拉格朗日函数的驻点.又记四个边界线段的交点分别为P6(1,0),P7(0,1),P8(-1,0),P9(0,-1).

函数z(x,y)的最大值与最小值只能在上述9个点Pi(i=1,2,…,9)中取得,于是有(www.xing528.com)

例4.42(江苏省2006年竞赛题) 用拉格朗日乘数法求函数f(x,y)=x2在区域x2+2y2≤4上的最大值与最小值.

解析 在x2+2y2<4内,由得惟一驻点P1(0,0).在x2+2y2=4上,令

将4(1+λ)乘以(1)式减去乘以(2)式,得(8λ2+16λ+6)x=0.若8λ2+16λ+6≠0,则x=0,由(1)和(2)式得y=0,与(3)式矛盾.故8λ2+16λ+6=0,解得.

时解得驻点

时解得驻点

又f(P1)=0,f(P2)=2,f(P3)=2,f(P4)=6,f(P5)=6,故

fmin=0, fmax=6

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