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109 學年度台綜大微積分 C 第 8 題

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109學年度 · 109台綜大微積分C · 第 8 題

題目

8. (10 points) Find the absolute maximum of f(x,y)=e−xyf(x,y)=e^{-xy} on the region x2+4y2≤1x^2+4y^2 \le 1.

解答

解法一

思路

展開
  • e−xye^{-xy} 隨 −xy-xy 遞增,因此只需在橢圓上求 xyxy 的最小值。
  • 寫成 u=xu=x、v=2yv=2y 後,限制為單位圓,直接用 2∣uv∣≤u2+v22|uv|\le u^2+v^2。

答題過程

令 u=xu=x、v=2yv=2y。則 u2+v2≤1u^2+v^2\le1,而 xy=12uvxy=\frac12uv。由

uv≥−u2+v22≥−12,uv\ge-\frac{u^2+v^2}{2}\ge-\frac12,

可得 xy≥−14xy\ge-\frac14,且在

(x,y)=(12,−122)或(−12,122)(x,y)=\left(\frac1{\sqrt2},-\frac1{2\sqrt2}\right) \quad\text{或}\quad \left(-\frac1{\sqrt2},\frac1{2\sqrt2}\right)

取等號。因此絕對最大值為

e1/4.\boxed{e^{1/4}}.