问答题 求函数u=f(x,y,z)=x+y+z在约束条件xyz=a3下的条件极值,其中x,y,z,a均大于零.

【正确答案】[解] 方法一直接化为一般极值问题.
由约束条件解出,于是该条件极值问题便化为求函数
在xOy平面上的第一象限内的极值问题.

求得稳定点为(a,a),这时对应的z0=a.
再来判定(a,a)点是否为极值点:
所以
由此可知(a,a,a)为条件极值问题的极小值点,极小值为3a.
方法二利用拉格朗日λ乘数法.
构造辅助函数L(x,y,z,λ)=x+y+z+λ(xyz-a3).
由方程组
解得条件极值有唯一稳定点(a,a,a).
再来判定它是否是极值点,是极大值点还是极小值点.
由方程xyz=a3两边求全微分,有
yzdx+xzdy+xydz=0,即所以有
于是,函数u=f(x,y,z(x,y))的二阶导数为
由此可知
【答案解析】