求抛物面z=1+x2+y2的一个切平面,使得它与该抛物面及圆柱面(x一1)2+y2=1所围成的体积最小,试写出切平面方程,并求出最小体积.

admin2020-03-05  25

问题 求抛物面z=1+x2+y2的一个切平面,使得它与该抛物面及圆柱面(x一1)2+y2=1所围成的体积最小,试写出切平面方程,并求出最小体积.

选项

答案设M0(x0,y0,z0)是抛物面上的任意一点,则该点处的切平面方程为[*] 即2x0(x一x0)+2y0(y一y0)一z一(1+x02+y02)]=0. 于是, z=2x0x+2y0y+1一x02一y02. 由于该立体在xOy坐标平面上的投影区域为D={(x,y)|(x一1)2+y2≤1},则所围成的体积为 [*] 由于驻点的唯一性,根据问题的实际意义,体积V确有最小值.故当x0=1,y0=0时,体积V达到最小[*] 此时,切平面方程为2(x—1)一(z一2)=0,即2x—z=0.

解析 本题主要考查抛物面上的任意一点的切平面方程,切平面与抛物面及圆柱面所围成的体积.
得到体积公式中的被积函数的表达式是本题的关键所在.
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