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已知函数。设是曲面在点处的切平面,为与坐标平面所围成的有界区域在平面上的投影。
  1. (1) 求的方程;
  2. (2) 求在上的最大值和最小值。

答案

第 1 问

第 2 问

最大值为 ,在 处取得;最小值为 ,在 处取得。

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第 1 问

由 ,,,得 。故切平面为 ,即 。

第 2 问

平面 与坐标面围成第一卦限中的四面体,其投影为 。 有界闭, 连续,最值必在内部驻点或边界上取得。
(1)内部驻点满足

相减得 。内部 ,故 ,再代入得 ,唯一内部驻点为 ,其函数值为

分支 只给出原点,属于边界。
(2)在边 上,,,且 。边内部驻点 ,函数值为 。由对称性,边 的内部驻点为 ,函数值也为 。
在边 上,令 ,则 。边内部驻点为 ,函数值为 。
(3)三个顶点的函数值为 ,。比较全部候选值,,故最小值为 ,在 处取得;最大值为 ,在 处取得。