多元微分应用(七队)P27-32
1.<1>.解:在点
(1/2,2,1)处t=1,所以t=1时切向量为:
此处的切线方程为:
法平面方程为:![]()
<2>
解:曲线在
处切向量为:
![]()
此处的切线方程为:![]()
![]()
法平面方程为:![]()
<3>
解: 曲面在
处的法向量为
.
在
处的法向量为![]()
![]()
曲线在
处的切线为:
![]()
<4>
解: 在
处![]()
,
的法向量分别为:
![]()
![]()
![]()
点
处曲线切线为: ![]()
法平面为: ![]()
P27
2
解:平面的法向量为:{1,2,1}
则 有:
;
=2t ;
=3
;
即有:1×1+2t×2+3
×1=0
解之得 t=-1 或t=-![]()
该点为 (-1,1,-1)或(-
,
,-
)
3
解: ![]()
=![]()
=![]()
常数
P28 4
(1)
解:
e
-z+xy-3;
n=(
)=(y,x ,e
-1)
n
=(1,2,0)
故切平面为:(x-2)+2(y-1)=0
x-2+2y-2=0
x+2y=4
法线方程:![]()
(2) 解:
z-![]()
n=(
)=(
)
n
=(-![]()
1)
切平面为:-
(x-1)+
(y-1)+(z-
)=0
y-x+2z=![]()
故 法线为:
(3)解: n=(
)=[(1+
),-1,-
]
n
=(2,-1,-1)
故 切平面为:2x-2-y+1-z+1=0
即:2x-y-2=0
法线为:![]()
5,在曲面z=xy上求一点,使该点处法线垂直于平面x+3y+z+9=0.
解:法向量(1,3,1)
n=(Fx,Fy.Fz)=(y,x,-1)
y/1=x/3=-1/1 y=-1,x=-3
该点为(-3,-1,3)
6.证明曲面
(a>0)上任一点处切平面与坐标平面形成的四面体体积为定值。
n=(Fx,Fy,Fz)=(yz,xz,xy)
切平面![]()
![]()
与xoy坐标面
与yoz坐标面
与xoz坐标面
![]()
![]()
P29 1
(1)
解:![]()
![]()
![]()
![]()
令
得:
![]()
又因为![]()


所以A=2e,B=0,C=2e
![]()
所以在点(1/2,-1)处有极小值Z=-e/2
(2)![]()
解:![]()
所以令![]()
![]()
![]()
又![]()
![]()
![]()
所以A=4/5,B=1,C=5且![]()
所以在(5,2)处有极小值Z=30.
(3)![]()
解:![]()
![]()
令
得![]()
又![]()


所以![]()
![]()
所以Z在
处有极大值
.
2.
<1>解:
x=-1代入方程f(x,y)=1-2x-3
(1<=y<=2)![]()
最小y=I时,最大y=2时,分别对应z=2,z=9
y=1代入 =
+2x+3=(2x+1
+2 [x
(-1,2)]
最小z=2,最大z=11.
Y=-
x+
代入 =
+2x(-
x+
)+3(-
x+![]()
(-1,2)
最小Z=
最大 z=11比较得,最大 z=11,最小z=2.
<2>
解:f(x,y)=1+xy-x-y
f(1,1)=0,f(-
,
)=![]()
f(-2,4)=-9,f(2,4)=3
所以最大f(x,y)=-9最小f(x,y)=3
<3>
解:0
2![]()
所以,最大f(
)=
(-1)=- -![]()
最小f(
)=![]()
f(0,0)=
=1
所以,最大f(x,y)=- ![]()
最小f(x,y)=1
3.
设平面上有三点P1(0,0),P2(1,0),P3(0,1),在三角形P1P2P3的闭区域D上求出到这三点距离平方和为最大和最小的点。
解:设D中点坐标为(x,y),考查F(x,y)=x
+ y
+ (y-1)
+( x-1)
+ y
+x
=3 x
+
+ 3y
-2x-2y+2
要求0
x+y
1, x
0,y
0所围的区域中求出最大最小值.
先求出驻点,再求边界和端点
x+y=1,0
x
1;y=0;x=0;
x=0, 0
y
1
最大值在(0,1),(1,0)达到最小值在(1/3,1/3)达到.
4
从斜边为L的直角三角形求出周长最大的.
解:设一直角边x,其周长
S(x)=x+
+l,0<x<l
由ds/dx=0得x=
l,
由于在边界x=0,x=l处
知最大值在 x=
l,y=
l, 达到S(x)max=(1+
)l
5.
一个体积为2的有盖长方体,问长宽高为多少时用料最省.
解:设长宽高为x,y,z
xyz=2,z=2/xy
表面积S=2(xy+y*2/xy+x*2/xy)=2(xy+2/x+2/y) (x>0,y>0)
设在点(x,y)取最小值
令A y=2(x-
)=0, A
x=2(y-
)=0,
得x=y=
即x=y=z=
时最省
6. 将周长为2P的巨型绕它的一边旋转,问矩形各边为多少时,可得圆柱的体积最大?
解:设矩型一边长为a。
V=л![]()
=л
=лaP-2л
л
以a为变量,对V求导。
л=0
得a=![]()
所以,高是
, 底面半径是
P。
7. 在第一卦限作椭球面
的切面,求使切平面和三坐标面所围成的体积最小的点。
解:法方向
。法平面:![]()
再三坐标轴上的交点:![]()
写出四面体的体积:![]()
条件:
下求使V最小的(x,y,z)
![]()
得: