平面x+2y+3z=0到曲面z=x^2+2y的最短距离怎么求

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  • 可以转化为最优化问题(在曲面上任取一点,求点到平面距离最小),用拉格朗日乘数法

    d=|x0+2y0+3z0|/√(1+2²+3²)=|x0+2y0+3z0|/√14

    目标函数:min f(x0,y0,z0)=14d²=(x0+2y0+3z0)²

    约束条件:g(x0,y0,z0)=x0²+2y0-z0=0

    构造拉格朗日函数L(x0,y0,z0,λ)=f(x0,y0,z0)+λg(x0,y0,z0)=(x0+2y0+3z0)²+λ(x0²+2y0-z0)

    ∂L/∂x0=2(x0+2y0+3z0)+2λx0=0

    ∂L/∂y0=4(x0+2y0+3z0)+2λ=0

    ∂L/∂z0=6(x0+2y0+3z0)-λ=0

    ∂L/∂λ=x0²+2y0-z0=0

    解得

    λ=-2(x0+2y0+3z0)=6(x0+2y0+3z0)=0

    x0+2y0+3z0=0

    x0=y0=z0=0

    min f(x0,y0,z0)=14d²=(x0+2y0+3z0)²=0

    d=0

    即平面和曲面存在交点(0,0,0),最短距离为0