二元二次函數求最值


題目:\(a^2-2ab+2b^2-2a-4b+27\) 的最小值

解法一:

用十字相乘判斷原式為非完全平方式(加常數)的形式

用待定系數法設

\(a^2-2ab+2b^2-2a-4b+27=(x_1a+x_2b)^2+(x_3a+x_4)^2+(x_5b+x_6)^2+x_7\)

且存在 \(a,b\) 使三個平方和為0

解得\(a^2-2ab+2b^2-2a-4b+27=(\dfrac{\sqrt{6}}{3}a-\dfrac{\sqrt{6}}{2}b)^2+(\dfrac{\sqrt{3}}{3}a-\sqrt{3})^2+(\dfrac{\sqrt{2}}{2}b-2\sqrt{2})^2+17\)

\(\begin{cases}a=4\\b=3\end{cases}\)時取到最小為17

解法二:

\(f(a,b)=a^2-2ab+2b^2-2a-4b+27=a^2+(-2b-2)a+(2b^2-4b+27)\)

此函數 \(b\) 值固定時 \(a=b+1\) 時取最小值(二次函數的最小值)

所以原式拆出 \((b+1-a)^2\) 一項

原式 \(=(a-b-1)^2+b^2-6b+26=(a-b-1)^2+(b-3)^2+17\)

\(\begin{cases}a=4\\b=3\end{cases}\)時取到最小為17


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