求曲线上的点到坐标原点的最长距离与最短距离。
答案
最长距离为 ,最短距离为
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令 ,以 为目标,它与距离 同增减。
先说明最值存在。令 ,由 、,在 上有 ,即 。若 ,左侧大于 ,矛盾,故 ,从而 有界。它又是闭集,且包含 ,所以连续距离函数必取到最值。
若 或 ,约束分别给出 、,距离均为 。对 的候选点用乘数法。记 , 的非负解仅为 、,均不在 上,故约束梯度在可行集上不为零。
令 ,一阶条件为 、。交叉相乘消去乘子,得到
即 。因 ,第二因子为正,只能 。代回约束得
二次因子无实根,故只有 ,其距离为 。比较全部内部候选点及坐标轴上的候选点,最长距离为 ,在 处取得;最短距离为 ,在 、 处取得。