題目
Problem
Let
S={(x,y):0≤x≤y≤1}.
Find the maximum of
f(x,y)=x2−47y2+xy−ln(1+x)
on S.
解答
解法一
思路
展開
- 區域 S 是閉三角形,最大值必存在;先檢查內部臨界點是否落在 0<x<y<1。
- 若內部沒有可行臨界點,只需逐邊比較 x=0、y=x、y=1 的一元函數。
答題過程
展開
偏導數為
fx=2x+y−1+x1,fy=x−27y.
若在內部有臨界點,fy=0 給出 y=72x,這與 x≤y(除 x=0 外)矛盾。因此只需檢查三條邊。
邊 x=0:
f(0,y)=−47y2≤0,
等號只在 y=0 成立。
邊 y=x:
h(x)=f(x,x)=4x2−ln(1+x),qquadh′(x)=2x−1+x1≤0
對 0≤x≤1 成立,故此邊最大值也是 h(0)=0。
邊 y=1:
k(x)=x2+x−47−ln(1+x),qquadk′(x)=2x+1−1+x1≥0.
故此邊最大值在 x=1,為 k(1)=41−ln2<0。綜合三邊,
Smaxf=0,
且只在 (x,y)=(0,0) 取得。