Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
КР2 Александр Шемендюк.pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
26.03.2016
Размер:
936.57 Кб
Скачать

Пример 3

Разберем еще один пример:

f (x, y)= x2 y2 и ограничение ϕ(x, y): x2 + y2 =1. Функция f (x, y) - седло, а ϕ(x, y) - цилиндр с центром в начале координат, радиуса 1 и параллельного оси аппликат.

Составим функцию Лагранжа:

L(x, y,λ)= x2 y2 +λ (x2 + y2 1)

Приравняем к нулю ее частные производные:

 

 

 

 

 

 

L =

2x + 2λx = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L = −2y + 2λy = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= x

2

+ y

2

1 = 0

 

 

 

 

 

 

λ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Упростим выражения:

 

 

 

 

 

 

 

2x + 2λx = 0

 

2x (1

+λ)= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2y + 2λy = 0

2y (1+λ)= 0

 

 

 

 

2

 

+ y

2

1 = 0

 

2

+ y

2

1 = 0

x

 

 

 

x

 

 

Тогда получается, что есть вариант x = 0, y = 0 , однако эта точка не удовлетворяет условию связи. Значит далее будем учитывать, что x и y не могут одновременно обращаться в ноль (x2 + y2 0 ). Можно разделить решение на 2 случая:

2x (1+λ)= 0

λ = −1

 

 

 

 

 

 

2y (1+λ)= 0

y = 0

 

2

+ y

2

1 = 0

 

x

 

 

x = ±1

И наоборот:

 

2x (1

+λ)= 0

x = 0

 

 

 

 

 

 

2y (1+λ)= 0

λ =1

 

2

+ y

2

1 = 0

 

x

 

 

y = ±1

Снова получили две функции Лагранжа (т.к. нашли два различных λ ):

L1 (x, y,λ)= x2 y2 +1 (x2 + y2 1) L2 (x, y,λ)= x2 y2 1 (x2 + y2 1)

Преобразуем эти функции:

L1 (x, y)= x2 y2 + x2 + y2 1 = 2x2 1 L2 (x, y)= x2 y2 x2 y2 +1 = −2y2 +1

11

Обе функции – параболические цилиндры.

Для L1 можно приравнять производную к нулю и получить, что x = 0, но как теперь найти y ? Ответ:

подставить в уравнение связи: ϕ(0, y): 02 + y2 =1 y = ±1. Причем точки M 0

= [x =

0

, y =1]

и M1 = [x = 0 , y = −1] будут точками локального

минимума (следует

из

положительной

определенности второго дифференциала функции L1 ).

 

 

 

 

 

Аналогично для функции L2 получаем точки M 2 = [x = −1

, y = 0] и M 3 = [x =1

,

 

y = 0]. Это

будут точки локального максимума (из отрицательной определенности второго дифференциала функции L2 ).

Тогда имеем следующие графики:

Рисунок 7 - Функция fи условие(цилиндр). Имеется 4 точки экстремума (оранжевые точки)

12

Рисунок 8 - Ещене сдвинутыефункции Лагранжа

Рисунок 9 - Функции Лагранжа. L1 – красная,L2 – синяя

13