已知椭圆的长轴长与短轴长的和为20

 2025-09-13  阅读 99  评论 0

摘要:椭圆的长轴长为2a,短轴长为2b,根据题意有:
[ 2a + 2b = 20 ]
简化为:
[ a + b = 10 ]
椭圆的面积公式为:
[ S = pi ab ]
为了在条件 ( a

椭圆的长轴长为2a,短轴长为2b,根据题意有:

已知椭圆的长轴长与短轴长的和为20

[ 2a + 2b = 20 ]

简化为:

[ a + b = 10 ]

椭圆的面积公式为:

[ S = pi ab ]

为了在条件 ( a + b = 10 ) 下最大化面积 ( S ),我们可以将 ( b ) 表示为 ( 10

  • a ),代入面积公式:
  • [ S = pi a(10

  • a) = pi (10a
  • a^2) ]
  • 这是一个关于 ( a ) 的二次函数,开口向下,其最大值出现在顶点处。顶点的横坐标为:

    [ a = frac{10}{2} = 5 ]

    对应的 ( b ) 为:

    [ b = 10

  • 5 = 5 ]
  • 当 ( a = b = 5 ) 时,椭圆变为圆,其面积为:

    [ S = pi

    imes 5

    imes 5 = 25pi ]

    验证:利用算术-几何均值不等式,当 ( a + b = 10 ) 时,( sqrt{ab} leq frac{a + b}{2} = 5 ),即 ( ab leq 25 ),当且仅当 ( a = b = 5 ) 时取等号。

    最终答案为:

    [

    boxed{25pi}

    ]

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