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103 台聯大微積分(A3/A4/A5/A7) 第 11 題

考題 / 轉學考微積分 / 台聯大 / 微積分A3/A4/A5/A7

103學年度 · 103微積分A3/A4/A5/A7 · 第 11 題

題目

Problem

3. Find the critical point of f(x,y)=xy+2x−ln⁡(x2y)f(x,y)=xy+2x-\ln(x^2y) in the open first quadrant (x>0, y>0)(x>0,\ y>0) and show that ff takes on a minimum there.

解答

思路

展開
  • 先解兩個偏導數找臨界點;再將函數改寫為兩個一元函數的和,證明它是全域最小值。

答題過程

展開 fx=y+2−2x,fy=x−1y.f_x=y+2-\frac2x,\qquad f_y=x-\frac1y.

由 fy=0f_y=0 得 y=1/xy=1/x,代入 fx=0f_x=0 得 x=1/2,y=2x=1/2,y=2。令 p=xyp=xy,則

f=p−ln⁡p+2x−ln⁡x.f=p-\ln p+2x-\ln x.

函數 p−ln⁡pp-\ln p 在 p=1p=1 取全域最小值,而 2x−ln⁡x2x-\ln x 在 x=1/2x=1/2 取全域最小值,故 (1/2,2)(1/2,2) 是全域最小點,最小值為

2+ln⁡2.\boxed{2+\ln2}.