主要内容:

通过三角函数换元法、二次方程判别式和多元函数导数法,介绍求椭圆内接矩形的最长周长。

方法一:三角换元法

设矩形与椭圆在第一象限的交点为A(m,n),则:

则矩形的周长C=4(m n),又因为点A在椭圆上,有:

m^2/2 n^2=1,

设m=√2sint,n=cost,t∈[0,π/2],

代入周长表达式得:

C=4(√2sint cost)

=4*√3 [(√2/√3)sint (1/√3)cost]

=4*√3sin(t φ),其中tanφ=√1/2.

可知当sin(t φ)=1时,周长有最大值,即:

Cmax=4*√3.

求长方形内椭圆的弧长(求椭圆x22)(1)

方法二:判别式法

∵C=4(m n),

∴m=C/4-n,代入椭圆方程得:

(C/4-n)^2/2 n^2=1,

(C/4-n)^2 2n^2=2,

16*3n^2-8Cn C^2 16*2*n^2-16*2=0,

看成为n的二次方程,由判别式得:

(8C)^2-4*16*3(C^2-16*2)≥0,即:

C^2≤16*3,可得Cmax=4*√3.

方法三:多元函数法

设F(m,n)=4(m n)- λ(m^2/2 n^2/1-1),

分别求F对m,n,λ的偏导数为:

Fx=4-2mλ/2,Fy=4-2nλ,

Fλ= m^2/2 n^2-1。

令Fx=Fy=Fλ=0,则m/2=n,

代入m^2/2 n^2-1=0,则:

m=2/√3,n=1/√3;则

周长Cmax

=4*(2/√3 1/√3)

=4*√3。

更多方法,欢迎大家讨论。

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