实数x,y,z满足椭球方程计算x+y+z的取值范围A19

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通过柯西不等式、换元法、微分法及构造多元函数法,介绍x+y+z在满足给定条件下的取值范围。

实数x,y,z满足椭球方程计算x+y+z的取值范围A19

方法/步骤

  1. 1

    柯西不等式法:

    ∵(x^2/3+y^2/2+z^2/18)*(3+2+18)

    ≥(x+y+z)^2,

    ∴1*(3+2+18)≥(x+y+z)^2。

    即:-√23≤x+y+z≤√23。

    所以所求代数式的取值范围为:

    [-√23,√23]。

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  2. 2

    换元法:

     根据已知条件x^2/3+y^2/2+z^2/18=1,设

    x=√3sinasinb,

    y=√2sinacosb,

    z=√18cosa,此时有:

    x+y+z

    =(√3sinb+√2cosb)sina+√18cosa

     

     

     

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  3. 3

    则|x+y+z|≤

    √[(√3sinb+√2cosb)^2+18],

    =√(3+2+18)=√23,

    即:

    -√23≤x+y+z≤√23。

    所以所求代数式的取值范围为:

    [-√23,√23]。

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  4. 4

    函数微分法:

    设所求x+y+z的最大值为t,则:

    x+y+z=t,即:

    z=t-x-y,其中t为数值,所以:

    对z关于x,y的函数,z对x的斜率即偏导数=-1,

    z对y的偏导数即斜率也等于-1。

     

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  5. 5

    对已知条件求全微分得:

    2xdx/3+2ydy/2+2zdz/18=0,

    化简得全微分为:

    dz=-18xdx/3z-18ydy/2z,则:

    -18x/3z=-1,-18y/2z=-1,

    则x=1/6*z,y=1/9*z,代入已知条件得:

    z^2=18/23,即z=±√18/23,取正时得最大值,

    所以x+y+z的最大值

    =1/6*z+1/9*z+z=√23,得值域为:[-√23,√23]

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  6. 6

    多元函数法:

    设F(x,y,z)=x+y+z-λ(x^2/3+y^2/2+z^2/18-1),

    分别对x,y,z,λ求偏导数,得:

    Fx=1-2λx/3,Fy=1-2λy/2,Fz=1-2λz/18,

    Fλ=x^2/3+y^2/2+z^2/18-1。

    令Fx=Fy=Fz= Fλ=0,则:

    x=3/2λ,y=2/2λ,z=18/2λ

    代入到Fλ=0方程中,则:

    3/4λ^2+2/4λ^2+18/4λ^2=1,

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  7. 7

    解得:2λ=±√23.

    此时代入,得:

    x+y+z的最大值

    =(3+2+18)/2λ

    =(3+2+18)/√23

    =√23。

    同理最小值为相反数,即取值范围为:

    [-√23,√23]。 

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  8. 8

    主要公式:

    1.柯西不等式:(a^2+b^2)(c^2+d^2)≥(ac+bd)^2.

    2.sin(a+b)=sinacosb+cosasinb.

     

    END
  9. 8
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