求平面x/3+y/4+z/5=1和柱面x2+y2=1的交线上与平面距离最短的点.

1个回答

  • 这是因为求距离都是正值,距离公式外都要加绝对值符号,作目标函数时,平方后就不会出现负数问题,你若对空间图形有直观的了解,就不必用平方项,因为平面x/3+y/4+z/5=1是经过

    A(3,0,0),B(0,4,0),C(0,0,5)三点,柱面在XOY平面交线为圆心O,半径为1,其交线只能在第一卦限和第三卦限,第一卦限为最小值,第三卦限为最大值,平面x/3+y/4+z/5=1至XOY平面距离就是z坐标值,

    z=(5-5x/3-5y/4),

    限制条件:x^2+y^2=1,

    设φ(x,y)=x^2+y^2-1=0,

    作函数Φ(x,y)=5-5x/3-5y/4+λ(x^2+y^2-1),

    ?Φ/?x=-5/3+2λx=0,

    ?Φ/?y=-5/4+2λy=0,

    λ=5/(6x),

    λ=5/(8y),

    5/(6x)=6/(8y),

    y=3x/4,

    代入限制条件,x^2+y^2=1,

    x^2+9x^2/16=1,

    x^2=16/25,

    x=±4/5,

    y=±3/5,

    当x=4/5,y=3/5时,是交线上与xOy平面距离最短的点,

    距离为:z(min)=35/12,

    当x=-4/5,y=-3/5时,是交线上与xOy平面距离最长的点.

    z(max)=85/12,

    ∴平面x/3+y/4+z/5=1和柱面x^2+y^2=1的交线上与xOy平面距离最短的点为(4/5,3/5.35/12),

    在不知道距离的正负值时一定要用平方来作目标函数.

    现不知距离的正负值,则设距离的平方来作目标函数,

    设D=(60-20x-15y)^2/144,

    作函数Φ(x,y)=(60-20x-15y/4)^2/144+λ(x^2+y^2-1),

    令?Φ/?x=-5(60-20x-15y)/18+2λx=0,

    ?Φ/?y=-5(60-20x-15y)/24+2λy=0,

    λ=5(60-20x-15y)/(36x)

    λ=5(60-20x-15y)/(48y),

    5(60-20x-15y)/(36x)=5(60-20x-15y)/(48y),

    ∵60-20x-15y≠0,

    ∴y=3x/4,

    代入限制条件函数x^2+y^2=1,

    x=±4/5,

    y=±3/5,

    取正值为最小点,

    z(min)=[1-(4/5)/3-(3/5)/4]*5=35/12

    ∴平面x/3+y/4+z/5=1和柱面x^2+y^2=1的交线上与xOy平面距离最短的点为(4/5,3/5,35/12).