解答题 36.[2005年] 已知函数z=f(x,y)的全微分dz=2xdx一2ydy,并且f(1,1)=2.
求f(x,y)在椭圆域D={(x,y)∣x2+y2/4≤1}上的最大值和最小值.
【正确答案】利用全微分和初始条件先求出f(x,y)的表达式,而f(x,y)在椭圆域上的最大值、最小值可能在区域内或其边界上达到,而后者又可转化为求条件极值.
(1)求f(x,y)的表达式.由dz=2x dx一2y dy可知z=f(x,y)=x2一y2+C.
再由f(1,1)=2,得C=2,故z=f(x,y)=x2一y2+2.
(2)求f(x,y)在D内的驻点及相应函数值.令=2x=0.=-2y=0,求得D内的唯一驻点(0,0),且f(0,0)=2.
(3)求f(x,y)在D的边界y2=4(1一x2)上的最大值、最小值.将y2=4(1一x2)代入
z=x2一y2+2,得到
z=x2一(4—4x2)+2, 即 z=5x2一2 (一1≤x≤1).
显然,z(x)在[一1,1]上的最大值为z∣x=±1=3,最小值为z∣x=0=一2.
综上所述,f(x,y)的最大值为max{2,3,一2}=3,最小值为min{2,3,一2)=一2.
解二 同解法一,求得驻点(0,0).用拉格朗日乘数法求此函数在椭圆x2+y2/4=1上的极值.
设 L=x2一y2+2+λ(x2+y2/4—1),

由式①、式②、式③解得
【答案解析】