【高数】使用拉格朗日辅助函数解答

1个回答

  • 设原点到该曲面的距离为L,

    考虑该距离的平方 L² 为目标函数 f(x,y,z)

    则 f(x,y,z)=L²=x²+y²+z²

    曲面方程化为 x²+2y²-3z²-4=0

    设辅助系数为 a,则对应的拉格朗日辅助函数为

    f(x,y,z,a)=x²+y²+z²+a(x²+2y²-3z²-4)

    求偏导数如下(用d作偏导符号):

    df/dx=2x+2ax

    df/dy=2y+4ay

    df/dz=2z-6az

    df/da=x²+2y²-3z²-4

    令上述偏导数均等于0,即

    df/dx=2x+2ax=0

    df/dy=2y+4ay=0

    df/dz=2z-6az=0

    df/da=x²+2y²-3z²-4=0

    根据前三个方程成立(a不能同时取两个值),

    应有x、y、z中的2个为0,另一个不为0

    则有如下解

    x不为0时,解为(±2,0,0,-1),

    y不为0时,解为(0,±√2,0,-1/2),

    z不为0时,无解,

    由于所求解具有对称性,根据实际情形,

    该解必对应最小值,

    把解代入可得 L²=4 或 L²=2

    所以,最小值是 L=√2

    此时对应的最小值点为 (0,±√2,0).

    【实际上,该曲面为单叶双曲面,根据几何意义容易求得最小值点,