拉格朗日乘数法的例题一

求表面积为而体积为最大的长方体的体积。 (1)通过求解。设长方体的三棱长为,则本题就是在条件

下求体积函数的最大值。作

关于以及就可以得到想要的方程组:

点是函数在条件下唯一可能的极值点。由本题可知最大值一定存在,所以最大值也就在这个可能的极值点处取得。也就是说三棱长为且表面积为的长方体中,棱长为的正方体的体积最大,最大体积为,如下图所示。

棱长为,表面积为的长方体

棱长为的正方体

        (2)严格来说,还需要验证点是否为极值点,下面就是验证的细节。根据,因为有:

所以条件确定有隐函数,所以函数在条件下的可如下改写为

那么问题就转为验证点是否为函数的一个。根据,这个验证需要分两步进行,

  • 判断点是否为函数的一个。根据,可以求出隐函数

    以及其

    再求出函数

    以及

    点有,所以可如下验证点为函数的一个

  • 通过判断是否为函数的一个。因为在点有,所以有:

    从而可算出函数点的及其

    根据,因为所以点是函数的一个

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