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x^2+y^2=m^2+n^2=1,求mx+ny的最大值

主要内容:

以柯西不等式、三角换元法和多元函数极值法介绍mx+ny在已知条件下求最大值的主要过程步骤。

柯西不等式法:

∵(x^2+y^2)(m^2+n^2)≥(xm+yn)^2

∴1≥(mx+ny)^2,

即:-1≤mx+ny≤1,

所以mx+ny的最大值为1。

三角换元法:

设x=sint,y=cost,

m=sink,n=cosk,则:

mx+ny

=sintsink+costcosk

=cos(k-t),

所以当cos(k-t)=1时,有最大值,即:

mx+ny的最大值=1。

多元函数最值法

设F(x,y,m,n, λ)=mx+ny+λ1(x^2+y^2-1)+λ2(m^2+n^2-1)。

分别对参数求偏导数得:

Fx=m+2xλ1,Fy=n+2yλ1,Fm=x+2mλ2,

Fn=y+2nλ2,Fλ1=x^2+y^2-1,

Fλ2=m^2+n^2-1,

令上述六个偏导数为0,则:

x=-m/2λ1=-m/2λ2,

y=-n/2λ1=-n/2λ2,

解得:2λ1=2λ2=±1,

此时mx+ny的最大值

=m*m/2λ1+n*n/2λ1

=(m^2+n^2)/2λ1

=1/1=1。


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