问题
问答题
求f(x,y,z)=2x+2y-z2+5在区域Ω:x2+y2+z2≤2上的最大值与最小值.
答案
参考答案:f(x,y,z)在有界闭区域Ω上连续,一定存在最大、最小值.
第一步,先求f(x,y,z)在Ω内的驻点.
由
在Ω内无驻点,因此f(x,y,z)在Ω的最大、最小值都只能在Ω的边界上达到.
第二步,求f(x,y,z)在Ω的边界x2+y2+z2=2上的最大、最小值,即求f(x,y,z)在条件x2+y2+z2-2=0下的最大、最小值.
令F(x,y,z,λ)=2x+2y-z2+5+λ(x2+y2+z2-2),解方程组
由①,②
x=y,由③
x=0或λ=1. 由x=y,z=0代入④
x=y=±1,z=0. 当λ=1时由①,②,④也得x=y=-1,z=0. 因此得驻点P1(-1,-1,0)与P2(1,1,0).
计算得知f(P1)=1,f(P2)=9.
因此,f(x,y,z)在Ω的最大值为9,最小值为1.
解析:求解条件最值应用问题的方法是:
1°由实际问题提成条件最值问题(包括目标函数与约束条件),必要时为简化计算转化为求解等价的问题.
2°用拉格朗日乘子法求解. 构造拉格朗日函数,转化为求解拉格朗日函数的驻点. 根据实际问题知道存在条件最大值或最小值,由求得的驻点可得相应的最值.