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求椭圆x²/2+y²=1内接矩形的最长周长

时间:2026-04-04 12:37:24

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:

m²/2+n²=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.

求椭圆x²/2+y²=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,代入椭圆方程得:

(C/4-n)²/2+n²=1,

(C/4-n)²+2n²=2,

16*3n²-8Cn+C²+16*2*n²-16*2=0,

看成为n的二次方程,由判别式得:

(8C)²-4*16*3(C²-16*2)≥0,即:

C²≤16*3,可得Cmax=4*√3.

求椭圆x²/2+y²=1内接矩形的最长周长

3、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+n²=1,

(C/4-n)²+2n²=2,

16*3n²-8Cn+C²+16*2*n²-16*2=0,

看成为n的二次方程,由判别式得:

(8C)²-4*16*3(C²-16*2)≥0,即:

C²≤16*3,可得Cmax=4*√3.

4、方法三:多元函数法

设F(m,n)=4(m+n)- λ(m²/2+n²/1-1),

分别求F对m,n,λ的偏导数为:

Fx=4-2mλ/2,Fy=4-2nλ,

Fλ= m²/2+n²-1。

令Fx=Fy=Fλ=0,则m/2=n,

代入m²/2+n²-1=0,则:

m=2/√3,n=1/√3;则

周长Cmax

=4*(2/√3+1/√3)

=4*√3。

求椭圆x²/2+y²=1内接矩形的最长周长

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