Каковы наименьшее и наибольшее значения функции Z = x² - 4xy + 2y в пределах треугольника ABC, где вершины имеют координаты A(1; -1), B(1; 0) и C(0; 1)?
Математика 11 класс Оптимизация функций многих переменных наименьшее значение функции Наибольшее значение функции функция z треугольник ABC координаты A B C математический анализ оптимизация функции пределы функции геометрия математические задачи Новый
Чтобы найти наименьшее и наибольшее значения функции Z = x² - 4xy + 2y в пределах треугольника ABC с вершинами A(1; -1), B(1; 0) и C(0; 1), нам нужно выполнить несколько шагов.
Функция Z определена для всех (x, y), но мы будем рассматривать только значения (x, y), которые лежат внутри или на границе треугольника ABC.
Вершины треугольника A, B и C имеют координаты (1, -1), (1, 0) и (0, 1) соответственно. Подставим эти координаты в функцию Z:
Z(1, -1) = 1² - 4*1*(-1) + 2*(-1) = 1 + 4 - 2 = 3
Z(1, 0) = 1² - 4*1*0 + 2*0 = 1 - 0 + 0 = 1
Z(0, 1) = 0² - 4*0*1 + 2*1 = 0 - 0 + 2 = 2
Теперь нужно проверить значения функции на границах треугольника, то есть на отрезках AB, BC и CA.
На этом отрезке x = 1, y изменяется от -1 до 0:
Z(1, y) = 1 - 4*1*y + 2*y = 1 - 4y + 2y = 1 - 2y.
Значения Z при y = -1 и y = 0:
Уравнение отрезка: y = -x + 1, x изменяется от 0 до 1.
Подставляем y в функцию:
Z(x, -x + 1) = x² - 4x(-x + 1) + 2(-x + 1) = x² + 4x² - 4x - 2x + 2 = 5x² - 6x + 2.
Теперь найдем максимумы и минимумы этого квадратичного выражения. Найдем производную и приравняем к нулю:
5(2x - 3) = 0 => x = 0.6.
Теперь подставим x = 0, x = 1 и x = 0.6:
Уравнение отрезка: y = -2x + 1, x изменяется от 0 до 1.
Подставляем y в функцию:
Z(x, -2x + 1) = x² - 4x(-2x + 1) + 2(-2x + 1) = x² + 8x² - 4x - 4x + 2 = 9x² - 8x + 2.
Также найдем максимум и минимум:
9(2x - 4/9) = 0 => x = 4/9.
Теперь подставим x = 0, x = 1 и x = 4/9:
Теперь мы можем сравнить все значения, которые мы нашли:
Наименьшее значение Z = -1, наибольшее значение Z = 3.
Ответ: Наименьшее значение функции Z = -1, наибольшее значение функции Z = 3.