от Flame » 03 Апр 2010, 16:26
Зад.10)
Нека x и y удовлетворяват системата
[tex]\left|\begin{array}{c}y-x \le 5\\y+4 x\le -5\\ 3 y+2x\ge -5\end{array}[/tex]
Намерете множеството от стойности на израза [tex]x^2+y^2[/tex]
Задачата е еквивалентна на следната нелинейна оптимизационна задача:
Да се намери [tex]min{\{x^2+y^2\}}[/tex]
при дадени ограничения
[tex]\left|\begin{array}{c}y-x \le 5\\y+4 x\le -5\\ 3 y+2x\ge -5\end{array}[/tex]
Да се намери [tex]max{\{x^2+y^2\}}[/tex]
при дадени ограничения
[tex]\left|\begin{array}{c}y-x \le 5\\y+4 x\le -5\\ 3 y+2x\ge -5\end{array}[/tex]
След изчертаване на трите ограничения се вижда, че всички точки, които удовлетворяват дадената система от неравенства се намитрат в триъгълник с ограничения трите прави.
Координатите на този триъгълник намираме при решаване на съответните системи
[tex]\left|\begin{array}{c}y-x = 5\\3 y+2x=-5\end{array}[/tex] решението дава точка A(-4,1)
[tex]\left|\begin{array}{c}y+4x = -5\\3 y+2x=-5\end{array}[/tex] решението дава точка B(-1,-1)
[tex]\left|\begin{array}{c}y-x = 5\\y+4x= -5\end{array}[/tex] решението дава точка C(-2,3)
Така намерихме координатите на върховете на търсения триъгълник.
Сега съобразяваме, че израза [tex]x^2+y^2[/tex] е лявата част на уравнението на окръчност в нормален вид. При това с център на окръжността точката [tex]O(0,0)[/tex].
[tex]x^2+y^2=R^2[/tex]- по друг начин казано търсим минималния и максималния радиус при който нашата окръжност се допира или пресича така намерения триъгълник.
Без да привеждам пълното решение оказва се, че в точка [tex]A(-4,1)[/tex] се получава максималният възможен радиус, който удовлетворява условията.(При коректен чертеж в някакъв мащаб задачата бързо излиза).
[tex](-4)^2+1^2=R_{max}^2 \Leftrightarrow R^2=17[/tex]
Mинималното възможно съприкосновение е допиране на окръжността до правата -
[tex]y+4x=-5[/tex] или:
[tex]\left|\begin{array}{c}y+4x = -5\\y^2+x^2=R^2\end{array}[/tex] Не е необходимо да решаваме тази параметрична система, като и търсим единственост на решението относно R.
По-добре е да съставим [tex]\bot[/tex] права на дадената в системата и да минава през началото на координатната система (центъра на окръжността).
[tex]\left|\begin{array}{c}y+4x =-5\\\frac{1}{4 }.x=y\end{array}[/tex], това вече е по-човешко и решението е [tex]D(\frac{-20}{17 },\frac{-5}{17})[/tex].
За тази точка получаваме:
[tex](\frac{-20}{17 })^2+(\frac{-5}{17})^2=R_{min}^2 \Leftrightarrow R^2=\frac{25}{17}[/tex]
Окончателно получаваме:
[tex]\frac{25}{17 }\le x^2+y^2\le 17[/tex]
Последна промяна
Flame на 03 Апр 2010, 17:56, променена общо 3 пъти