Math Problem Statement
Il y a plusieurs paires de nombres (positifs ou négatifs) dont la somme vaut l’unité. Parmi ceux-ci, trouvez les deux nombres dont la somme du double du carré du premier nombre et du cube du second nombre donnerait une valeur minimale relative
Solution
Pour résoudre cette question, nous devons :
-
Exprimer la somme des deux nombres : Soit les deux nombres et , la condition donnée est que la somme des deux nombres est égale à 1 :
-
Expliquer la fonction à minimiser : La fonction dont on doit minimiser la valeur est la somme du double du carré du premier nombre et du cube du second nombre :
-
Substituer en fonction de : À partir de , on peut exprimer comme :
-
Formuler la fonction à minimiser en fonction de : En substituant dans , on obtient une fonction à une seule variable :
-
Simplifier la fonction :
-
Trouver la dérivée et les points critiques : Pour minimiser cette fonction, nous devons trouver ses points critiques en dérivant par rapport à , puis en résolvant .
-
Résoudre l'équation : Utilisons la formule quadratique pour résoudre cette équation : Ici, , , et , donc : Ce qui donne deux solutions :
-
Vérification des points critiques : Pour ces valeurs de , calculons :
- Si , alors .
- Si , alors .
-
Calcul de pour chaque point critique :
- Pour , , on a :
- Pour , , on a :
Ainsi, la valeur minimale de est , obtenue lorsque et .
Résumé :
Les deux nombres dont la somme du double du carré du premier et du cube du second nombre est minimale sont et .
Si vous avez des questions ou souhaitez plus de détails sur certains points, n'hésitez pas à demander !
Voici quelques autres questions que vous pourriez explorer :
- Comment déterminer le type de minimum (minimum local ou global) à partir de la dérivée seconde ?
- Comment les propriétés des dérivées peuvent-elles être utilisées pour résoudre d'autres problèmes de minimisation ?
- Comment cette méthode pourrait-elle être appliquée à des problèmes où la fonction n'est pas polynomiale ?
- Pourquoi est-il important d'examiner les points aux frontières du domaine dans des problèmes de minimisation ?
- Quelles sont les méthodes pour résoudre des équations polynomiales d'ordre supérieur ?
Conseil : Toujours vérifier si le domaine des variables impose des restrictions avant de résoudre complètement un problème de minimisation !
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Formulas
x + y = 1
f(x, y) = 2x^2 + y^3
f'(x) = -3x^2 + 10x - 3
Quadratic Formula: x = (-b ± √(b^2 - 4ac)) / 2a
Theorems
Derivative Tests for Critical Points
Quadratic Equation Solutions
Suitable Grade Level
Grades 11-12
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