※ 引述《magiclass (魔數學堂)》之銘言:
: a,b為實數,試證:
: 若a^3+b^3≦2,則a+b≦2
考慮f=a+b這個二元連續可微函數restricted on a^3+b^3<=2這個區域。
將a^3+b^3<=2拆解為a^3+b^3<2和a^3+b^3=2兩個區域。
先看f=a+b在a^3+b^3<2
partial f/partial a= partial f/partial b=0沒有critical point
所以極值不發生在a^3+b^3<2這個開區域。
現在考慮f=a+b restricted on a^3+b^3=2,是拉格朗日乘子法適用條件
f=a+b+lumbda(a^3+b^3-2)
partial f/partial a=1+lumbda3a^2=0
partial f/partial b=1+lumbda3b^2=0
partial f/partial lumbda=a^3+b^3-2=0
解此方程組,相減得a=b,a=-b,lumbda=0
a=-b無解,lumbda=0無解,故a=b
解得a=b=1
故知(a,b,f)=(1,1,2)為一critical point。可能為極小值、鞍點、極大值。
因原方程a可趨近負無限大,b可趨近負無限大,故
(a,b,f)只可能為鞍點或極大值。
判斷含限制式之海森矩陣為正定、負定或不定矩陣來判別鞍點或極大值,較複雜略
過此步驟。
用消元法f=a+b,a^3+b^3=2,因a,b為實數,
可設b=三次根號2-a^3
故f=a+三次根號2-a^3 沒有限制式。
f'(a)=0解得a=1為critical point
f"(a)=4/3(a^4+a)/(a^3-2)^3
f"(1)<0故a=1為極大值,故(a,b,f)=(1,1,2)為f極大值
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