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设x,y,z为三个不全为零的实数,(xy+2yz)/(x^2+y^2+z^2)的最大值为多少

来源:学生作业帮 编辑:搜搜考试网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/07/17 10:47:04
设x,y,z为三个不全为零的实数,(xy+2yz)/(x^2+y^2+z^2)的最大值为多少
三元函数的导数为为零,可以得到三个正确的方程(对过答案),请高人指点一种高数的一般解法.(注:拉格朗日乘数法可在竞赛中应用广吗,请稍稍指点).
设x,y,z为三个不全为零的实数,(xy+2yz)/(x^2+y^2+z^2)的最大值为多少
这题当然可以求导解方程,不过本身有很简单的做法,注意到
分子分母都是2次齐次的,故如果令g(x,y,z)是分子,r(x,y,z)是分母
f=g/r的值满足f(kx,ky,kz)=f(x,y,z),所以可以限定在r=1上来求最值.
这样相当于限制r(x,y,z)=1,求g(x,y,z)的最值,就可以开动拉格朗日
机器了.
更简单地,注意到r=1是单位球面S,要让g在S上取最值,必须g的梯度
grad(g)和S垂直.而grad(g) = ( gx,gy,gz) = (y,x+2z,2y)
S在(x,y,z)的法向量就是(x,y,z)
故上述条件相当于
y/x = (x+2z)/y = 2y/z = 待定常数k
这就是 y=kx,z=2x,k*k=5
从而得到 f = k/2 = 2分之根号5
注意这做法和拉格朗日方法其实是一致的.