數學題目,求橢圓長軸+短軸最小值??

2013-06-16 5:16 am
已知橢圓方程式X^2/a^2 + Y^2/b^2 = 1
橢圓過(3根號3 , 1)
求a+b的最小值?
答案為8(a=6,b=2)

拜託各位幫忙解題!!
p.s還有算幾不等式的使用條件是什麼?何時不能用算幾不等式?
更新1:

不好意思,底下的大大可以把"微分到a^2=36時有最小值"的過程寫詳細一點嗎?感謝~

回答 (5)

2013-06-17 10:47 am
✔ 最佳答案
提供二種解題方式給您,不過有點遺憾都是微積分解法
(1)
如同意見大大,從橢圓方程式置換 b
b=a/√(a^2-27), a+b=a+[a/√(a^2-27)]=f(a)
極值發生時 df(a)/da=0
db/da
=(d/da) a/√(a^2-27)
=-27/√(a^2-27)^3
df(a)/da=1-[27/√(a^2-27)^3]=0
√(a^2-27)^3=27 → a^2=36 → a=6
因此代入得 b=2, a+b=8
(2)
利用隱微分來改善 (1) 複雜的計算
(27/a^2)+(1/b^2)=1 → -2(27/a^3)da-2(1/b^3)db=0
db/da=-27b^3/a^3 代入 (1) 中 df(a)/da
1-(27b^3/a^3)=0 → a^3=27b^3 → a=3b
代入橢圓方程式,得 4/b^2=1 → b=2
依然可得 a=3b=6, a+b=6+2=8
希望以上對您有幫助!

2013-06-17 10:49:01 補充:
抱歉,忘記說明算幾不等式

它對非負實數有用,其他如意見大大所述

這題 (27/a^2)+(1/b^2), a+b 都是加法,所以算幾不等式幫助不大

(a+b)/2>=√(ab)

[(27/a^2)+(1/b^2)]/2=1/2>=√[(27/a^2)(1/b^2)=3√3/ab

似乎相乘能消去 ab, 但兩式的等於發生處不一樣

因此無法結合計算出所要結果

2013-06-17 11:08:10 補充:
在下考慮過柯西,不過也沒湊出來,頂多能算 a^2+b^2>=28

也想過 3√3/a=cos(θ), 1/b=sin(θ)

a+b
=[3√3/cos(θ)]+[1/sin(θ)]
=[cos(θ)+3√3 sin(θ)]/cos(θ)sin(θ)
=4√7 sin(θ+φ)/sin(2θ), 其中 sin(φ)=1/2√7

當然極值發生在 θ=π/6 → a=6, b=2

不知高中是否有能力處理此種三角關係,寫出提供參考
2013-06-17 5:16 pm
d(x^n)/dx = nx^(n-1)

這個已經可以算在高中數甲範圍了

2013-06-17 09:20:32 補充:
>還有算幾不等式的使用條件是什麼?何時不能用算幾不等式?
================================
算幾不等式的應用範圍很窄

就是相乘變加減, 或加減變相乘後,

未知數剛好可以消掉

或是不能消去的未知數算式剛好知道其值
2013-06-17 5:05 am
教授對象為高中
但大學微積分解法也歡迎大大分享
2013-06-17 4:33 am
請問版大,您是高中程度或是接受大學微積分程度的解法?
2013-06-16 8:07 am
b=a/√(a^2-27)
a+b=a + a/√(a^2-27)
微分:當 a^2=36 有最小
a+b=6+2=8


收錄日期: 2021-04-21 12:57:59
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20130615000016KK04700

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