設長方形的長寬高和體積分別為x,y,z,V。
依題意,我們有xy+yz+zx=A/2,V=xyz,同時x,y,z都大於0。
①方法一(初等方法):
由均值不等式(準確地說是三元算數-幾何平均不等式)我們有:
A/2=xy+yz+zx≥3(xyz)^(2/3)=3V^(2/3)
因而有V≤(A/6)^(3/2)
等號成立當且僅當xy=yz=zx當且僅當x=y=z
此時可得V有最大值(A/6)^(3/2)
②方法二(拉乘):
先在約束g(x, y, z)=xy+yz+zx-A/2=0的情況下求V(x, y, z)=xyz的臨界點。
構造拉氏函式L(x, y, z, σ)=V(x, y, z)+σg(x, y, z),令L的梯度為零(向量),可整理得到
-1/σ=1/x+1/y=1/y+1/z=1/z+1/x(包括約束g=0)
由此解得可能的條件極值點(x, y, z)=(c, c, c),其中c=(A/6)^(1/2)。
不難驗證該點即為V的最大值點,相應的最大值為(A/6)^(3/2)(這個驗證過程儘管有些繁瑣,但並不困難)。
設長方形的長寬高和體積分別為x,y,z,V。
依題意,我們有xy+yz+zx=A/2,V=xyz,同時x,y,z都大於0。
①方法一(初等方法):
由均值不等式(準確地說是三元算數-幾何平均不等式)我們有:
A/2=xy+yz+zx≥3(xyz)^(2/3)=3V^(2/3)
因而有V≤(A/6)^(3/2)
等號成立當且僅當xy=yz=zx當且僅當x=y=z
此時可得V有最大值(A/6)^(3/2)
②方法二(拉乘):
先在約束g(x, y, z)=xy+yz+zx-A/2=0的情況下求V(x, y, z)=xyz的臨界點。
構造拉氏函式L(x, y, z, σ)=V(x, y, z)+σg(x, y, z),令L的梯度為零(向量),可整理得到
-1/σ=1/x+1/y=1/y+1/z=1/z+1/x(包括約束g=0)
由此解得可能的條件極值點(x, y, z)=(c, c, c),其中c=(A/6)^(1/2)。
不難驗證該點即為V的最大值點,相應的最大值為(A/6)^(3/2)(這個驗證過程儘管有些繁瑣,但並不困難)。