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计算满足不等式约束的面积大小

计算满足不等式约束的面积大小

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文本未使用AI生成。

求满足形如 |ax+by|+|cx+dy|≤k 的不等式的面积 ​

解 ​

换元 ​

u=ax+by, v=cx+dy

换元后面积 ​

易知该面积为 Stran=(2k)22=2k2

面积变换 ​

Lemma I ​

T 为变换矩阵.

T(u+Δu,v)−T(u,v)=T(u+Δu,v)−T(u,v)ΔuΔu≈∂T∂u(u,v)ΔuT(u,v+Δv)−T(u,v)=T(u,v+Δv)−T(u,v)ΔvΔv≈∂T∂v(u,v)Δv
ΔS≈‖∂T∂uΔu×∂T∂vΔv‖=‖∂T∂u×∂T∂v‖ΔuΔv=|det([∂T1∂u∂T2∂u∂T1∂v∂T2∂v])|ΔuΔv.

根据 Lemma I

(dudv)=(abcc)(dxdy)∴Sorig=Stran|det⁡(abcd)|=Stran|ad−bc|=2k2|ad−bc|

习题 ​

Easy: |x+2y|+|3x+4y|≤5 HINT: 线性绝对值不等式在 xy 平面围成的狭长平行四边形

Hard: |x+2y2|+|3x2+4y|≤5 HINT: 非线性绝对值不等式在 xy 平面围成的曲边区域 (Desmos 和 Geogebra 都战败了, 只有 Mathematia 画出了图像

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求满足形如 |ax+by|+|cx+dy|≤k 的不等式的面积