Extremos sobre uma curva - Encontre os pontos sobre a curva x²+xy+y²=1 no plano xy que estão mais próximos e mais afastados da origem.
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Se P(x,y,z) é um ponto arbitrário de C,então queremos determinar o maior e o menor valor de d(O,P) = √(x² + y² + z²).
Podemos obter esses valores determinando os ternos(x,y,z)
que dão os extremos do radicando
f ( x, y , z ) = x² + y² + z² sujeito a dois vínculos
g(x,y,z) = x² + y² + 2z - 16 = 0
h(x,y,z) = x + y - 4 = 0
V(x² + y² + z² ) = λV(x² + y² + 2z - 16 ) + μV(x + y - 4 )
2xi + 2yj + 2zk = λ(2xi + 2yj + 2k) + μ(i + j )
= (2xλ + μ ) i + ( 2yλ + μ )j + (2λ)k
chegando em um sistema de cinco equações
2x = 2xλ + μ (i)
2y = 2yλ + μ (ii)
2z = 2λ (iii)
x² + y² + 2z - 16 = 0 (iv)
x + y - 4 = 0(v)
(ii) - (i)
2x - 2y = (2xλ + μ) - ( 2yλ + μ ) = 2xλ - 2yλ
2( x - y ) - 2λ( x - y ) = 0
2( x - y )(1 - λ ) = 0
λ = 1 ou x = y
se λ = 1
2z = 2λ = 2(1) ou z = 1
substituindo no 1º vínculo dá x² + y² - 14 = 0 e resolvendo simutaneamente com x + y - 4 = 0
x = 2 + √3, y = 2 -√3 ou x = 2 -√3 , y = 2 + √3
assim os pontos
P₁ (2 + √3, 2 -√3) e P₂(2 -√3, 2 + √3)
as distâncias
d(O,P₁) = √15 = d(O,P₂)
se x = y dá P₃(2,2,4) e d(OP₃) = 2√6
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