• 高等数学(第七版)同济大学 总习题九(后10题) 个人解答


    高等数学(第七版)同济大学 总习题九(后10题)

     

    11.  设 z = f ( u ,   x ,   y ) , u = x e y ,其中 f 具有连续的二阶偏导数,求 ∂ 2 z ∂ x ∂ y . 11. z=f(u, x, y)u=xeyf2zxy. 11. z=f(u, x, y)u=xey,其中f具有连续的二阶偏导数,求xy2z.
    解:

       ∂ z ∂ x = f u ⋅ ∂ u ∂ x + f x = f u ⋅ e y + f x ,    ∂ 2 z ∂ x ∂ y = ∂ ∂ y ( f u ⋅ e y + f x ) = ( ∂ ∂ y f u ) ⋅ e y + f u ⋅ e y + ∂ ∂ y f x = ( f u u ⋅ ∂ u ∂ y + f u y ) e y + f u ⋅ e y + ( f x u ⋅ ∂ u ∂ y + f x y ) =    ( f u u ⋅ x e y + f u y ) e y + f u ⋅ e y + f x u ⋅ x e y + f x y = x e 2 y f u u + e y f u y + x e y f x u + f x y + e y f u .   zx=fuux+fx=fuey+fx  2zxy=y(fuey+fx)=(yfu)ey+fuey+yfx=(fuuuy+fuy)ey+fuey+(fxuuy+fxy)=  (fuuxey+fuy)ey+fuey+fxuxey+fxy=xe2yfuu+eyfuy+xeyfxu+fxy+eyfu.   xz=fuxu+fx=fuey+fx  xy2z=y(fuey+fx)=(yfu)ey+fuey+yfx=(fuuyu+fuy)ey+fuey+(fxuyu+fxy)=  (fuuxey+fuy)ey+fuey+fxuxey+fxy=xe2yfuu+eyfuy+xeyfxu+fxy+eyfu.


    12.  设 x = e u c o s   v , y = e u s i n   v , z = u v ,求 ∂ z ∂ x 和 ∂ z ∂ y . 12. x=eucos vy=eusin vz=uvzxzy. 12. x=eucos vy=eusin vz=uv,求xzyz.
    解:

       ∂ z ∂ x = ∂ z ∂ u ⋅ ∂ u ∂ x + ∂ z ∂ v ⋅ ∂ v ∂ x = v ∂ u ∂ x + u ∂ v ∂ x ,分别在 x = e u c o s   v , y = e u s i n   v 两端对 x 求偏导数,得    { e u c o s   v ∂ u ∂ x − e u s i n   v ∂ v ∂ x = 1 , e u s i n   v ∂ u ∂ x + e u c o s   v ∂ v ∂ x = 0. ,解得 ∂ u ∂ x = e − u c o s   v , ∂ v ∂ x = − e − u s i n   v ,从而 ∂ z ∂ x = e − u ( v c o s   v − u s i n   v ) ,    ∂ z ∂ y = ∂ z ∂ u ⋅ ∂ u ∂ y + ∂ z ∂ v ⋅ ∂ v ∂ y = v ∂ u ∂ y + u ∂ v ∂ y ,分别在 x = e u c o s   v , y = e u s i n   v 两端对 y 求偏导数,得    { e u c o s   v ∂ u ∂ y − e u s i n   v ∂ v ∂ y = 0 , e u s i n   v ∂ u ∂ y + e u c o s   v ∂ v ∂ y = 1. ,解得 ∂ u ∂ y = e − u s i n   v , ∂ v ∂ y = − e − u c o s   v ,从而 ∂ z ∂ y = e − u ( u c o s   v − v s i n   v ) .   zx=zuux+zvvx=vux+uvxx=eucos vy=eusin vx  {eucos vuxeusin vvx=1eusin vux+eucos vvx=0.ux=eucos vvx=eusin vzx=eu(vcos vusin v)  zy=zuuy+zvvy=vuy+uvyx=eucos vy=eusin vy  {eucos vuyeusin vvy=0eusin vuy+eucos vvy=1.uy=eusin vvy=eucos vzy=eu(ucos vvsin v).   xz=uzxu+vzxv=vxu+uxv,分别在x=eucos vy=eusin v两端对x求偏导数,得   eucos vxueusin vxv=1eusin vxu+eucos vxv=0.,解得xu=eucos vxv=eusin v,从而xz=eu(vcos vusin v)  yz=uzyu+vzyv=vyu+uyv,分别在x=eucos vy=eusin v两端对y求偏导数,得   eucos vyueusin vyv=0eusin vyu+eucos vyv=1.,解得yu=eusin vyv=eucos v,从而yz=eu(ucos vvsin v).


    13.  求螺旋线 x = a c o s   θ , y = a s i n   θ , z = b θ 在点 ( a ,   0 ,   0 ) 处的切线及法平面方程 . 13. 线x=acos θy=asin θz=bθ(a, 0, 0)线. 13. 求螺旋线x=acos θy=asin θz=bθ在点(a, 0, 0)处的切线及法平面方程.
    解:

       d x d θ = − a s i n   θ , d y d θ = a c o s   θ , d z d θ = b ,点 ( a ,   0 ,   0 ) 所对应的参数 θ = 0 ,   所以曲线在给定点的切向量 T = ( 0 ,   a ,   b ) ,切线方程为 x − a 0 = y a = z b ,即 { x = a , b y − a z = 0. ,   法平面方程为 a ( y − 0 ) + b ( z − 0 ) = 0 ,即 a y + b z = 0.   dxdθ=asin θdydθ=acos θdzdθ=b(a, 0, 0)θ=0  线T=(0, a, b)线xa0=ya=zb{x=abyaz=0.  a(y0)+b(z0)=0ay+bz=0.   dθdx=asin θdθdy=acos θdθdz=b,点(a, 0, 0)所对应的参数θ=0  所以曲线在给定点的切向量T=(0, a, b),切线方程为0xa=ay=bz,即 x=abyaz=0.  法平面方程为a(y0)+b(z0)=0,即ay+bz=0.


    14.  在曲面 z = x y 上求一点,使这点处的法线垂直于平面 x + 3 y + z + 9 = 0 ,并写出这法线的方程 . 14. z=xy使线x+3y+z+9=0线. 14. 在曲面z=xy上求一点,使这点处的法线垂直于平面x+3y+z+9=0,并写出这法线的方程.
    解:

      设所求点为 M ( x 0 ,   y 0 ,   z 0 ) ,曲面在该点处的一个法向量为 n = ( y 0 ,   x 0 ,   − 1 ) ,平面的法向量为 ( 1 ,   3 ,   1 ) ,   根据题意, n 垂直于平面,则 y 0 1 = x 0 3 = − 1 1 ,得 x 0 = − 3 , y 0 = − 1 , z 0 = x 0 y 0 = 3 ,   得所求点 M ( − 3 ,   − 1 ,   3 ) ,法线方程为 x + 3 1 = y + 1 3 = z − 3 1 .   M(x0, y0, z0)n=(y0, x0, 1)(1, 3, 1)  ny01=x03=11x0=3y0=1z0=x0y0=3  M(3, 1, 3)线x+31=y+13=z31.   设所求点为M(x0, y0, z0),曲面在该点处的一个法向量为n=(y0, x0, 1),平面的法向量为(1, 3, 1)  根据题意,n垂直于平面,则1y0=3x0=11,得x0=3y0=1z0=x0y0=3  得所求点M(3, 1, 3),法线方程为1x+3=3y+1=1z3.


    15.  设 e l = ( c o s   θ ,   s i n   θ ) ,求函数 f ( x ,   y ) = x 2 − x y + y 2 在点 ( 1 ,   1 ) 沿方向 l 的方向导数,并分别确定角 θ ,       使这导数有 ( 1 ) 最大值, ( 2 ) 最小值, ( 3 ) 等于 0. 15. el=(cos θ, sin θ)f(x, y)=x2xy+y2(1, 1)沿lθ      使(1)(2)(3)0. 15. el=(cos θ, sin θ),求函数f(x, y)=x2xy+y2在点(1, 1)沿方向l的方向导数,并分别确定角θ      使这导数有(1)最大值,(2)最小值,(3)等于0.
    解:

       ∂ f ∂ x = 2 x − y , ∂ f ∂ y = − x + 2 y , ∂ f ∂ x ∣ ( 1 ,   1 ) = 1 ,    ∂ f ∂ y ∣ ( 1 ,   1 ) = 1 , ∂ f ∂ l ∣ ( 1 ,   1 ) = ∂ f ∂ x ∣ ( 1 ,   1 ) c o s   θ + ∂ f ∂ y ∣ ( 1 ,   1 ) s i n   θ = c o s   θ + s i n   θ ,   因为 c o s   θ + s i n   θ = 2 s i n ( θ + π 4 ) ,所以,    ( 1 ) 当 θ = π 4 时,方向导数最大,最大值为 2 ,    ( 2 ) 当 θ = 5 4 π 时,方向导数最小,最小值为 − 2 ,    ( 3 ) 当 θ = 3 4 π 或 7 4 π 时,方向导数为 0.   fx=2xyfy=x+2yfx|(1, 1)=1  fy|(1, 1)=1fl|(1, 1)=fx|(1, 1)cos θ+fy|(1, 1)sin θ=cos θ+sin θ  cos θ+sin θ=2sin(θ+π4)  (1)θ=π42  (2)θ=54π2  (3)θ=34π74π0.   xf=2xyyf=x+2yxf (1, 1)=1  yf (1, 1)=1lf (1, 1)=xf (1, 1)cos θ+yf (1, 1)sin θ=cos θ+sin θ  因为cos θ+sin θ=2 sin(θ+4π),所以,  (1)θ=4π时,方向导数最大,最大值为2   (2)θ=45π时,方向导数最小,最小值为2   (3)θ=43π47π时,方向导数为0.


    16.  求函数 u = x 2 + y 2 + z 2 在椭球面 x 2 a 2 + y 2 b 2 + z 2 c 2 = 1 上点 M 0 ( x 0 ,   y 0 ,   z 0 ) 处沿外法线方向的方向导数 . 16. u=x2+y2+z2x2a2+y2b2+z2c2=1M0(x0, y0, z0)沿线. 16. 求函数u=x2+y2+z2在椭球面a2x2+b2y2+c2z2=1上点M0(x0, y0, z0)处沿外法线方向的方向导数.
    解:

      椭球面在点 M 0 处沿外法线方向的一个向量为 n = ( x 0 a 2 ,   y 0 b 2 ,   z 0 c 2 ) , e n = 1 x 0 2 a 4 + y 0 2 b 4 + z 0 2 c 4 ( x 0 a 2 ,   y 0 b 2 ,   z 0 c 2 ) ,    ∂ z ∂ n ∣ ( x 0 ,   y 0 ,   z 0 ) = 1 x 0 2 a 4 + y 0 2 b 4 + z 0 2 c 4 ( 2 x 0 ⋅ x 0 a 2 + 2 y 0 ⋅ y 0 b 2 + 2 z 0 ⋅ z 0 c 2 ) = 2 x 0 2 a 4 + y 0 2 b 4 + z 0 2 c 4   M0沿线n=(x0a2, y0b2, z0c2)en=1x20a4+y20b4+z20c4(x0a2, y0b2, z0c2)  zn|(x0, y0, z0)=1x20a4+y20b4+z20c4(2x0x0a2+2y0y0b2+2z0z0c2)=2x20a4+y20b4+z20c4   椭球面在点M0处沿外法线方向的一个向量为n=(a2x0, b2y0, c2z0)en=a4x02+b4y02+c4z02 1(a2x0, b2y0, c2z0)  nz (x0, y0, z0)=a4x02+b4y02+c4z02 1(2x0a2x0+2y0b2y0+2z0c2z0)=a4x02+b4y02+c4z02 2


    17.  求平面 x 3 + y 4 + z 5 = 1 和柱面 x 2 + y 2 = 1 的交线上与 x O y 平面距离最短的点 . 17. x3+y4+z5=1x2+y2=1线xOy. 17. 求平面3x+4y+5z=1和柱面x2+y2=1的交线上与xOy平面距离最短的点.
    解:

      设交线上的点为 M ( x ,   y ,   z ) ,它到 x O y 面上距离的平方为 z 2 ,求函数 z 2 在约束条件 x 3 + y 4 + z 5 = 1 和 x 2 + y 2 = 1 的   最小值,作拉格朗日函数 L = z 2 + λ ( x 3 + y 4 + z 5 − 1 ) + μ ( x 2 + y 2 − 1 ) ,令 { L x = λ 3 + 2 μ x = 0 , L y = λ 4 + 2 μ y = 0 , L z = 2 z + λ 5 = 0. ,   又由约束条件,有 x 3 + y 4 + z 5 = 1 , x 2 + y 2 = 1 ,解方程组,得 x = 4 5 , y = 3 5 , z = 35 12 ,   得可能的极值点 M 0 ( 4 5 ,   3 5 ,   35 12 ) ,由题目可知,距离最短的点必定存在,因此 M 0 是所求点 .   线M(x, y, z)xOyz2z2x3+y4+z5=1x2+y2=1  L=z2+λ(x3+y4+z51)+μ(x2+y21){Lx=λ3+2μx=0Ly=λ4+2μy=0Lz=2z+λ5=0.  x3+y4+z5=1x2+y2=1x=45y=35z=3512  M0(45, 35, 3512)M0.   设交线上的点为M(x, y, z),它到xOy面上距离的平方为z2,求函数z2在约束条件3x+4y+5z=1x2+y2=1  最小值,作拉格朗日函数L=z2+λ(3x+4y+5z1)+μ(x2+y21),令 Lx=3λ+2μx=0Ly=4λ+2μy=0Lz=2z+5λ=0.  又由约束条件,有3x+4y+5z=1x2+y2=1,解方程组,得x=54y=53z=1235  得可能的极值点M0(54, 53, 1235),由题目可知,距离最短的点必定存在,因此M0是所求点.


    18.  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,使该切平面与三坐标面所围成的四面体的体积       最小,求这切平面的切点,并求此最小体积 . 18. x2a2+y2b2+z2c2=1使      . 18. 在第一卦限内作椭球面a2x2+b2y2+c2z2=1的切平面,使该切平面与三坐标面所围成的四面体的体积      最小,求这切平面的切点,并求此最小体积.
    解:

      设切点为 M ( x 0 ,   y 0 ,   z 0 ) , F ( x ,   y ,   z ) = x 2 a 2 + y 2 b 2 + z 2 c 2 − 1 , n = ( F x ,   F y ,   F z ) = ( 2 x a 2 ,   2 y b 2 ,   2 z c 2 ) ,曲面在点 M 处   的切平面方程为 x 0 a 2 ( x − x 0 ) + y 0 b 2 ( y − y 0 ) + z 0 c 2 ( z − z 0 ) = 0 ,即 x 0 x a 2 + y 0 y b 2 + z 0 z c 2 = 1 ,切面平在三个坐标轴上的   截距依次为 a 2 x 0 , b 2 y 0 , c 2 z 0 ,切平面与三个坐标面所围成的四面体的体积为 V = 1 6 ⋅ a 2 b 2 c 2 x 0 y 0 z 0 ,   在 x 2 a 2 + y 2 b 2 + z 2 c 2 = 1 的条件下,求 V 的最小值,即求分母 x y z 的最大值,   作拉格朗日函数 L ( x ,   y ,   z ) = x y z + λ ( x 2 a 2 + y 2 b 2 + z 2 c 2 − 1 ) ,   令 { L x = y z + 2 λ x a 2 = 0 , ( 1 ) L y = x z + 2 λ y b 2 = 0 , ( 2 ) L z = x y + 2 λ z c 2 = 0. ( 3 ) , ( 1 ) ⋅ x + ( 2 ) ⋅ y + ( 3 ) ⋅ z ,由约束条件 x 2 a 2 + y 2 b 2 + z 2 c 2 = 1 ,得 x 2 a 2 = y 2 b 2 = z 2 c 2 = 1 3 ,   从而 x = a 3 , y = b 3 , z = c 3 ,于是,得可能极值点 M ( a 3 ,   b 3 ,   c 3 ) ,根据问题可知,   所求切点为 M ( a 3 ,   b 3 ,   c 3 ) ,四面体的最小体积为 V m i n = 3 2 a b c .   M(x0, y0, z0)F(x, y, z)=x2a2+y2b2+z2c21n=(Fx, Fy, Fz)=(2xa2, 2yb2, 2zc2)M  x0a2(xx0)+y0b2(yy0)+z0c2(zz0)=0x0xa2+y0yb2+z0zc2=1  a2x0b2y0c2z0V=16a2b2c2x0y0z0  x2a2+y2b2+z2c2=1Vxyz  L(x, y, z)=xyz+λ(x2a2+y2b2+z2c21)  {Lx=yz+2λxa2=0(1)Ly=xz+2λyb2=0(2)Lz=xy+2λzc2=0.(3)(1)x+(2)y+(3)zx2a2+y2b2+z2c2=1x2a2=y2b2=z2c2=13  x=a3y=b3z=c3M(a3, b3, c3)  M(a3, b3, c3)Vmin=32abc.   设切点为M(x0, y0, z0)F(x, y, z)=a2x2+b2y2+c2z21n=(Fx, Fy, Fz)=(a22x, b22y, c22z),曲面在点M  的切平面方程为a2x0(xx0)+b2y0(yy0)+c2z0(zz0)=0,即a2x0x+b2y0y+c2z0z=1,切面平在三个坐标轴上的  截距依次为x0a2y0b2z0c2,切平面与三个坐标面所围成的四面体的体积为V=61x0y0z0a2b2c2  a2x2+b2y2+c2z2=1的条件下,求V的最小值,即求分母xyz的最大值,  作拉格朗日函数L(x, y, z)=xyz+λ(a2x2+b2y2+c2z21)   Lx=yz+a22λx=0(1)Ly=xz+b22λy=0(2)Lz=xy+c22λz=0.(3)(1)x+(2)y+(3)z,由约束条件a2x2+b2y2+c2z2=1,得a2x2=b2y2=c2z2=31  从而x=3 ay=3 bz=3 c,于是,得可能极值点M(3 a, 3 b, 3 c),根据问题可知,  所求切点为M(3 a, 3 b, 3 c),四面体的最小体积为Vmin=23 abc.


    19.  某厂家生产的一种产品同时在两个市场销售,售价分别为 p 1 和 p 2 ,销售量分别为 q 1 和 q 2 ,需求函数分别       为 q 1 = 24 − 0.2 p 1 , q 2 = 10 − 0.05 p 2 ,总成本函数为 C = 35 + 40 ( q 1 + q 2 ) ,试问:厂家如何确定两个       市场的售价,能使其获得的总利润最大,最大总利润为多少? 19. p1p2q1q2      q1=240.2p1q2=100.05p2C=35+40(q1+q2)      使 19. 某厂家生产的一种产品同时在两个市场销售,售价分别为p1p2,销售量分别为q1q2,需求函数分别      q1=240.2p1q2=100.05p2,总成本函数为C=35+40(q1+q2),试问:厂家如何确定两个      市场的售价,能使其获得的总利润最大,最大总利润为多少?
    解:

      总收入函数为 R = p 1 q 1 + p 2 q 2 = 24 p 1 − 0.2 p 1 2 + 10 p 2 − 0.05 p 2 2 ,   总利润函数为 L = R − C = 32 p 1 − 0.2 p 1 2 − 0.05 p 2 2 + 12 p 2 − 1395 ,   根据极值的必要条件,得方程组 { ∂ L ∂ p 1 = 32 − 0.4 p 1 = 0 , ∂ L ∂ p 2 = 12 − 0.1 p 2 = 0. 解方程组,得 p 1 = 80 , p 2 = 120 ,   根据问题可知,厂家获得总利润最大的市场售价必定存在,所以当 p 1 = 80 , p 2 = 120 时,厂家获得总利润最大,   最大总利润为 L ∣ p 1 = 80 , p 2 = 120 = 605.   R=p1q1+p2q2=24p10.2p21+10p20.05p22  L=RC=32p10.2p210.05p22+12p21395  {Lp1=320.4p1=0Lp2=120.1p2=0.p1=80p2=120  p1=80p2=120  L|p1=80p2=120=605.   总收入函数为R=p1q1+p2q2=24p10.2p12+10p20.05p22  总利润函数为L=RC=32p10.2p120.05p22+12p21395  根据极值的必要条件,得方程组 p1L=320.4p1=0p2L=120.1p2=0.解方程组,得p1=80p2=120  根据问题可知,厂家获得总利润最大的市场售价必定存在,所以当p1=80p2=120时,厂家获得总利润最大,  最大总利润为L p1=80p2=120=605.


    20.  设有一小山,取它的底面所在的平面为 x O y 坐标面,其底部所占的闭区域为        D = { ( x ,   y )   ∣   x 2 + y 2 − x y ≤ 75 } ,小山的高度函数为 h = f ( x ,   y ) = 75 − x 2 − y 2 + x y . 20. xOy      D={(x, y) | x2+y2xy75}h=f(x, y)=75x2y2+xy. 20. 设有一小山,取它的底面所在的平面为xOy坐标面,其底部所占的闭区域为      D={(x, y)  x2+y2xy75},小山的高度函数为h=f(x, y)=75x2y2+xy.

       ( 1 )   设 M ( x 0 ,   y 0 ) ∈ D ,问 f ( x ,   y ) 在该点沿平面上什么方向的方向导数最大,若记此方向导数的最大值为 g ( x 0 ,   y 0 ) ,           试写出 g ( x 0 ,   y 0 ) 的表达式;    ( 2 )   现欲利用此小山开展攀岩活动,为此需要在山脚找一上山坡度最大的点作为攀岩的起点,也就是说,要在 D 的           边界线 x 2 + y 2 − x y = 75 上找出 ( 1 ) 中的 g ( x ,   y ) 达到最大值的点,试确定攀岩起点的位置 .   (1)  M(x0, y0)Df(x, y)沿g(x0, y0)          g(x0, y0)  (2)  D          线x2+y2xy=75(1)g(x, y).   (1)  M(x0, y0)D,问f(x, y)在该点沿平面上什么方向的方向导数最大,若记此方向导数的最大值为g(x0, y0)          试写出g(x0, y0)的表达式;  (2)  现欲利用此小山开展攀岩活动,为此需要在山脚找一上山坡度最大的点作为攀岩的起点,也就是说,要在D          边界线x2+y2xy=75上找出(1)中的g(x, y)达到最大值的点,试确定攀岩起点的位置.

    解:

       ( 1 )  根据梯度与方向导数的关系可知, h = f ( x ,   y ) 在点 M ( x 0 ,   y 0 ) 处沿梯度          g r a d   f ( x 0 ,   y 0 ) = ( y 0 − 2 x 0 ) i + ( x 0 − 2 y 0 ) j 方向的方向导数最大,方向导数的最大值为该梯度的模,         所以 g ( x 0 ,   y 0 ) = ( y 0 − 2 x 0 ) 2 + ( x 0 − 2 y 0 ) 2 = 5 x 0 2 + 5 y 0 2 − 8 x 0 y 0 .    ( 2 )  欲在 D 的边界上求 g ( x ,   y ) 达到最大值的点,只需求 F ( x ,   y ) = g 2 ( x ,   y ) = 5 x 2 + 5 y 2 − 8 x y 达到最大值的点,         作拉格朗日函数 L = 5 x 2 + 5 y 2 − 8 x y + λ ( 75 − x 2 − y 2 + x y ) ,令 { L x = 10 x − 8 y + λ ( y − 2 x ) = 0 , ( 1 ) L y = 10 y − 8 x + λ ( x − 2 y ) = 0. ( 2 )         由约束条件,有 75 − x 2 − y 2 + x y = 0. ( 3 ) , ( 1 ) + ( 2 ) ,得 ( x + y ) ( 2 − λ ) = 0 ,解得 y = − x ,或 λ = 2 ,         当 y = − x ,由 ( 3 ) 得 x = ± 5 , y = ∓ 5 ,当 λ = 2 ,由 ( 1 ) 得 y = x ,再由 ( 3 ) 得 x = ± 5 3 , y = ± 5 3 ,         得四个可能极值点, M 1 ( 5 ,   − 5 ) , M 2 ( − 5 ,   5 ) , M 3 ( 5 3 ,   5 3 ) , M 4 ( − 5 3 ,   − 5 3 ) ,         由于 F ( M 1 ) = F ( M 2 ) = 450 , F ( M 3 ) = F ( M 4 ) = 150 ,所以 M 1 和 M 2 可作为攀岩的起点 .   (1) h=f(x, y)M(x0, y0)沿        grad f(x0, y0)=(y02x0)i+(x02y0)j        g(x0, y0)=(y02x0)2+(x02y0)2=5x20+5y208x0y0.  (2) Dg(x, y)F(x, y)=g2(x, y)=5x2+5y28xy        L=5x2+5y28xy+λ(75x2y2+xy){Lx=10x8y+λ(y2x)=0(1)Ly=10y8x+λ(x2y)=0.(2)        75x2y2+xy=0.(3)(1)+(2)(x+y)(2λ)=0y=xλ=2        y=x(3)x=±5y=5λ=2(1)y=x(3)x=±53y=±53        M1(5, 5)M2(5, 5)M3(53, 53)M4(53, 53)        F(M1)=F(M2)=450F(M3)=F(M4)=150M1M2.   (1) 根据梯度与方向导数的关系可知,h=f(x, y)在点M(x0, y0)处沿梯度        grad f(x0, y0)=(y02x0)i+(x02y0)j方向的方向导数最大,方向导数的最大值为该梯度的模,        所以g(x0, y0)=(y02x0)2+(x02y0)2 =5x02+5y028x0y0 .  (2) 欲在D的边界上求g(x, y)达到最大值的点,只需求F(x, y)=g2(x, y)=5x2+5y28xy达到最大值的点,        作拉格朗日函数L=5x2+5y28xy+λ(75x2y2+xy),令 Lx=10x8y+λ(y2x)=0(1)Ly=10y8x+λ(x2y)=0.(2)        由约束条件,有75x2y2+xy=0.(3)(1)+(2),得(x+y)(2λ)=0,解得y=x,或λ=2        y=x,由(3)x=±5y=5,当λ=2,由(1)y=x,再由(3)x=±53 y=±53         得四个可能极值点,M1(5, 5)M2(5, 5)M3(53 , 53 )M4(53 , 53 )        由于F(M1)=F(M2)=450F(M3)=F(M4)=150,所以M1M2可作为攀岩的起点.

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