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计算x²/13+y²/12=1内接矩形的最长周长详细过程

时间:2026-03-20 17:49:00

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:

m²/13+n²/12=1,

设m=√13sint,n=2√3cost,t∈[0,π/2],

代入周长表达式知:

C=4(√13sint+2√3cost)

=4*5 [(√13/5)sint+(2√3/5)cost]

=4*5sin(t+φ),其中tanφ=√12/13.

可知当sin(t+φ)=1时,周长有最大值,即:

Cmax=4*5.

计算x²/13+y²/12=1内接矩形的最长周长详细过程

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)²/13+n²/12=1,

12(C/4-n)²+13n²=156,

16*25n²-96Cn+12C²+16*13*n²-16*156=0,

看成为n的二次方程,由判别式知:

(96C)²-4*16*25(12C²-16*156)≥0,即:

C²≤16*25,可知Cmax=4*5.

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3、方法三:多元函数法

设F(m,n)=4(m+n)- λ(m²/13+n²/12-1),

分别求F对m,n,λ的偏导数为:

Fx=4-2mλ/13,Fy=4-2nλ/12,

Fλ= m²/13+n²/12-1。

令Fx=Fy=Fλ=0,则m/13=n/12,

代入m²/13+n²/12-1=0,则:

m=13/5,n=12/5;则

周长Cmax

=4*(13/5+12/5)

=4*5。

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