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x²/14+y²/13=1内接矩形最长周长的详细计算步骤

时间:2026-04-04 12:37:34

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:

m²/14+n²/13=1,

设m=√14sint,n=√13cost,t∈[0,π/2],

2、代入周长表达式知:

C=4(√14sint+√13cost)

=4*3√3 [(√14/3√3)sint+(√13/3√3)cost]

=4*3√3sin(t+φ),其中tanφ=√13/14.

可知当sin(t+φ)=1时,周长有最大值,即:

Cmax=4*3√3.

x²/14+y²/13=1内接矩形最长周长的详细计算步骤

3、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)²/14+n²/13=1,

13(C/4-n)²+14n²=182,

16*27n²-104Cn+13C²+16*14*n²-16*182=0,

看成为n的二次方程,由判别式知:

(104C)²-4*16*27(13C²-16*182)≥0,即:

C²≤16*27,可知Cmax=4*3√3.

4、方法三:多元函数法

设F(m,n)=4(m+n)- λ(m²/14+n²/13-1),

分别求F对m,n,λ的偏导数为:

Fx=4-2mλ/14,Fy=4-2nλ/13,

Fλ= m²/14+n²/13-1。

5、令Fx=Fy=Fλ=0,则m/14=n/13,

代入m²/14+n²/13-1=0,则:

m=14/3√3,n=13/3√3;则

周长Cmax

=4*(14/3√3+13/3√3)

=4*3√3。

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