学们纷纷点头,但眼神中仍有一些疑惑。
戴浩文先生似乎看出了大家的心思,他说道:“不要着急,我们再来看一个更复杂的例子。”
他再次拿起粉笔,在黑板上写下:“求函数f(x,y)=xy在约束条件x^2+y^2=1下的最大值和最小值。”
这一次,同学们的眉头皱得更紧了,显然这个问题的难度增加了不少。
戴浩文先生耐心地引导大家:“同样地,我们构建拉格朗日函数L(x,y,λ)=xy+λ(x^2+y^2-1),然后求偏导数。”
他在黑板上逐步写出求偏导的过程:
?L?x=y+2λx=0④
?L?y=x+2λy=0⑤
?L?λ=x^2+y^2-1=0⑥
“同学们,我们来仔细分析这三个式子。由④和⑤,我们可以尝试消除λ,看看能得到什么新的关系。”
经过一番思考和讨论,学子们在戴浩文先生的引导下,逐渐找到了思路。
“那我们得到了这些关系,再结合⑥式,就能够求解出x和y的值。”戴浩文先生一边说,一边在黑板上进行计算。
经过一番复杂的运算,最终得出了这个问题的解。
此时,有些同学已经开始感到有些吃力,但戴浩文先生鼓励道:“数学的学习就像攀登山峰,过程可能会有些艰难,但当我们到达山顶,看到那美丽的风景时,一切努力都是值得的。”
为了让大家更好地理解和掌握拉格朗日乘数法,戴浩文先生又列举了几个不同类型的例子。
“假设我们有一个生产问题。一个工厂生产两种产品A和B,生产一单位A产品的成本是2元,生产一单位B产品的成本是3元。市场对这两种产品的需求有一定的限制,比如A产品和B产品的总数量不能超过100个。现在要确定生产多少A产品和B产品,才能使总成本最小。我们就可以用拉格朗日乘数法来解决这个问题。”
戴浩文先生详细地分析着问题,将实际问题转化为数学模型。
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“再比如,在物理学中,考虑一个质点在一个力场中运动。质点的势能函数是f(x,y,z),同时受到一个约束条件,比如质点必须在某个曲面g(x,y,z)=0上运动。我们可以用拉格朗日乘数法来找到质点在这个约束下的稳定位置。”
同学们听得津津有