一类条件极值的解法研究一类条件极值的解法研究

来源 :数学学习与研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ybchen123
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  【摘要】研究多元函数的极值问题,针对一类具体类型的问题,结合实例,给出了具体的简化计算方法。
  【关键词】条件极值;拉格朗日乘数;高等数学
  
  对于多元函数的极值问题,在高等数学中利用函数以及导数的性质得到更为充分的研究。极值求解一般分为两类,在求解多元函数无条件极值时,我们只需根据函数的驻点来判断极值的存在性,在条件极值的求解时,我们可以利用拉格朗日乘数法获得极值的存在性,无论哪种方法,在实际的应用中,我们都要根据数学的灵活性,尽可能使问题简化,以提高解题的准确性,避免方法的生搬硬套。
  一、问题的提出
  人大版《微积分》练习中存在这样一个问题:
  例1 求抛物线y2=4x上的点,使它与直线x-y 4=0的距离最小。
  在参考书中给出如下解法:
  设抛物线任意一点为(x,y),利用点到直线的距离公式r=|x-y 4|2,由于绝对值不能求导,提出r和r2具有相同的极值点,考察了r2在条件y2=4x下的极值问题。利用拉格朗日乘数法。
  令F=(x-y 4)22 λ(y2-4x)。
  由F′ x=x-y 4-4λ=0,
  F′ y=y-x-4 2λy=0,
  F′ λ=y2-4x=0,
  得x=1,
  y=2。
  即抛物线y2=4x上的点(1,2)距直线x-y 4=0最近。
  在刘玉琏版的数学分析中也出现类似问题,参考书均是上述方法利用r2研究了r的极值的存在性,显然这种方法的实际计算过程是较为复杂的。下面我们给出该问题的简单方法。
  二、问题的简化
  数学知识点是相互联系的,题目的解法具有很强的灵活性,由线性规划可知在直线x-y 4=0上方的点有x-y 4>0,直线下方的点有x-y 4<0,而直线上本身的点满足x-y 4=0。通过分析不难发现,抛物线y2=4x位于直线的下方,故r=y-x-42。
  令F=y-x-42 λ(y2-4x)。
  由F′ x=-12-4λ=0,
  F′ y=12 2λy=0,
  F′ λ=y2-4x=0,得x=1,
  y=2。
  即抛物线上点(1,2)到直线距离最近。显然,该方程组更容易求解,从而使问题得以简化。
  类似椭圆上、双曲线上的一点到某一直线的距离的最大值或最小值均可归结为类似问题。利用线性规划,我们只需判定图形位于直线的上方或者下方即可根据拉格朗日乘数法设计有效的表达式,从而迅速解决该类问题。
  三、实例分析
  例2 在椭圆x2 4y2=6上求一点,使到2x 3y-6=0的距离最远。
  解 通过分析可知,椭圆位于直线的下方,根据拉格朗日乘数法可设
  F=6-3y-2x13 λ(x2 4y2-4)。
  令F′ x=-213 2λx=0,
  F′ y=-313 8λy=0,
  F′ λ=x2 4y2-4=0。
  可得稳定点85,35,-85,-35,可判定点-85,-35到直线距离最远。
  显然,该方法在实际计算中更易计算。
  
  【参考文献】
  [1]赵树嫄。微积分。北京:中国人民大学出版社,2007。
  [2]王丽燕,梁平,秦禹春。微积分全程学习指导。大连:大连理工大学出版社,2008。
  [3]刘玉琏,傅沛仁。数学分析讲义:下册。北京:高等教育出版社,2003。
其他文献
怎样才能让数学的课堂更精彩?让学生的学习更有效?是每一个教师都为之努力追求的. 我们觉得要想让小学数学更有效,让数学的课堂更精彩,无疑应该在“活”字上做文章,只有教师能够灵活地处理教材,智慧地调动学生,机智地应对变数,合理地引导,有节制地拓展……学生才能学得活,用得灵,才不会呆板,被捆绑住手脚,束缚住思维,才能为后面的学习做好铺垫,增长绵绵的后劲.   1. “活”在教材处理:循规蹈矩不可取,随心
《王元论哥德巴赫猜想》168页介绍:命r(x)为将偶数表为两个素数之和的变法个数(即偶数内对称素数的个数),144页介绍:求解孪生素数的常数。  r(x)≤7。8∏p|xp-1p-2∏p>21-1(p-1)2xlog2x;  ∏p>21-1(p-1)2=∏p>2p(p-2)(p-1)2≈0。66。  该公式是陈景润证明的偶数哥德巴赫猜想上限公式,将7。8改成2就是在23页介绍的哈代和李特伍德给出的
数学教材中的“阅读材料”内容丰富,涉及面广.在教学过程中,把“阅读材料”的内容与教学过程融合起来,是培养学生综合能力、提高学生全面素质的有效途径.  一、利用“阅读材料”树科学家形象,学科学家精神  我们有义务让学生在校期间了解一些人类文明史上具有划时代意义的人物和成就,了解科学技术是怎样一步一步地发展进步的,了解我国有哪些科学家作出过令人瞩目的成就;我们希望能够帮助孩子们鉴别哪些事情是过眼烟云,
一堂好课的开头,犹如一台好戏的序幕,也仿佛是优美乐章的序曲,无论是新授课,还是复习课、练习课都有一个如何导入的问题,所谓“万事开头难”,良好的开端是成功的一半,如果课堂教学的“导入”设计得有艺术性,就能先声夺人,引发学生的学习兴趣,燃起学生的智慧火花,开启思维的闸门,达到一举成功的奇效,行之有效的导人是我们追求与研究的目标。    一、寻找最佳切入口的导入,水到渠成学习新知识    新课的导入有时
【摘要】余弦定理和正弦定理一样,都是揭示了三角形边角之间的数量关系的重要定理。文献利用正弦定理讨论了三角形解的个数问题。本文证明了利用余弦定理与利用正弦定理讨论该问题的等价性,并举几道例题,最后谈谈自己的心得体会。  【关键词】正弦定理;余弦定理  在已知三角形的两边及其一边对角时(在△ABC中,已知边a,b和角A,解三角形),文献中利用正弦定理解决了三角形解的个数问题,得到了以下的结论:  1
这一变换规律是通过观察、分析函数的图像而得出的结论,靠图像直观的特点得出的结论,学生全靠死记硬背,对知识的掌握似懂非懂,笔者在教学中发现,学生对这一变换规律的理解、掌握只是停留在感性认识,并没有上升到理性认识,总认为:“当ω>1时,应该伸长;当0<ω<1时,应该缩短,”例如:函数y=sin2x的圖像是把正弦曲线上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变)而得到,其实这一说法是错误的.究其原因,学
摘要:情境教学已经广泛运用到现代中小学教学当中,是教学中的一种重要手段,教师创设的情境犹如石投湖面,激起层层浪花,也激起了学生思维的火花,通过创设情境可以充分揭示小学数学概念的形成与发展、数学思维的过程和实质,展示数学思维的形成过程,揭示数学的本质,使小学数学课堂教学收到事半功倍的效果。  关键词:数学情境;故事;游戏;生活    所谓情境教学就是要引导学生参与到教学的过程中来,重点培养他们学习的
【摘要】数学是一门严禁、逻辑性很高的学科.数学中的一些概念、公式和法则比较枯燥,只是简单地说教、机械地传递,必定使知识变得枯燥无味,使学生学习兴趣减退,使教学效果低下.新课程标准中指出:“学生的数学学习内容应当是现实的、有意义的、富有挑战性的.”本文阐述了高中数学要创设情境,捕捉灵感,注重生活化教学,把教材内容和生活实际有机结合起来,体会到数学就在身边,领悟到数学的魅力,提高课堂效率.充分调动学生
复变函数论是高等学校数学与应用数学专业的一门重要专业课,是数学分析的后继课程.它的理论和方法已深刻渗透到代数学、解析数论、微分方程、计算数学等数学的各个分支,同时在物理的流体力学、热力学和其他的科学领域及科学技术中都有广泛应用.所以,无论从知识结构的承前启后,还是从能力的培养方面,复变函数论的学习都起着十分重要的作用.然而,由于改革的需要,复变函数论课程的总课时减少,如何在有限的课时内科学合理地安
写论文一直都是数学教师比较头痛的事情,但如果抓住了数学教育科研论文的特点,就能写出高质量的论文;了解了结构,就知道怎样谋篇布局,写出符合要求的论文。  一、数学教育科研论文的概念、特点  (一)数学教育论文的概念  数学教育科研论文,简称数学教育论文,是数学教育工作者对某些教育现象、教育问题进行比较系统专门的研究和探讨,提出新观点,得出新结论,或站在新的角度作出新的解释和论证的一种理论性文章。它不