极值与最优化:什么时候最好
约 10 分钟
山顶的特征
爬上山顶那一刻,你既不往上也不往下——脚下斜率为零。函数取到最大值的地方也一样:导数为零。费马在三百多年前就指出:想找「最好」,先找「变化率为零」的地方。
围篱笆的经典问题
用 40 米篱笆围长方形菜园,怎样面积最大?设长为 x,宽就是 20−x,面积 = x(20−x)。求导并令其为零,得 x=10——正方形 100 平方米最大。周长固定的长方形里正方形最能装,这也是自然界偏爱对称的原因之一。
商业里的最优化
奶茶店定价:太便宜不赚钱,太贵没人买。利润 = (单价 − 成本) × 销量,而销量随价格下降。把价格拧到「利润导数为零」的位置,就是最贵又卖得动的甜点价。快递路线、广告投放、工厂排产,现代商业的每个角落都在做「求导找零点」。
常见误区
导数为零不一定是最大——也可能是最小值,甚至是不上不下的拐点。要检查两侧的走势;边界也不能漏:菜园围成 19×1 的细长条,面积反而很小。
练一练:用 12 根同样长的小棒围长方形(边长取整数),列出所有围法,验证哪种面积最大。
小纸条
拿 12 根火柴或筷子围长方形,列出所有整数边长的围法,验证正方形面积最大。
登录 后可看答案