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求椭圆x²/7+y²/6=1内接矩形的最长周长

时间:2026-04-05 03:21:53

1、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:

m²/7+n²/6=1,

设m=√7sint,n=√6cost,t∈[0,π/2],

代入周长表达式知:

C=4(√7sint+√6cost)

=4*√13 [(√7/√13)sint+(√6/√13)cost]

=4*√13sin(t+φ),其中tanφ=√6/7.

可知当sin(t+φ)=1时,周长有最大值,即:

Cmax=4*√13.

求椭圆x²/7+y²/6=1内接矩形的最长周长

2、方法二:判别式法

∵C=4(m+n),

∴m=C/4-n,代入椭圆方程知:

(C/4-n)²/7+n²/6=1,

6(C/4-n)²+7n²=42,

16*13n²-48Cn+6C²+16*7*n²-16*42=0,

看成为n的二次方程,由判别式知:

(48C)²-4*16*13(6C²-16*42)≥0,即:

C²≤16*13,可知Cmax=4*√13.

求椭圆x²/7+y²/6=1内接矩形的最长周长

3、方法三:多元函数法

设F(m,n)=4(m+n)- λ(m²/7+n²/6-1),

分别求F对m,n,λ的偏导数为:

Fx=4-2mλ/7,Fy=4-2nλ/6,

Fλ= m²/7+n²/6-1。

令Fx=Fy=Fλ=0,则m/7=n/6,

代入m²/7+n²/6-1=0,则:

m=7/√13,n=6/√13;则

周长Cmax

=4*(7/√13+6/√13)

=4*√13。

求椭圆x²/7+y²/6=1内接矩形的最长周长

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