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:[分析与求解] 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.

在Ω内无驻点,因此,(x,y,z)在Ω的最大、最小值都只能在力的边界上达到.
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

z=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.

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