第八节 多元函数的极值及其求法

一、多元函数的极值及最大值与最小值

定理1(必要条件)设函数z=f(x,y)在点(x_0,y_0)具有偏导数,且在(x_0,y_0)处有极值,则有f_{x}^{'}(x_0,y_0)=0,​​​​​f_{y}^{'}(x_0,y_0)=0

此定理对应一元函数的费马引理:函数y=f(x)x=x_0的某个邻域内有定义,且在x=x_0处有极值,则f_{}^{'}(x_0)=0

定理2(充分条件)设函数z=f(x,y)在点(x_0,y_0) 的某邻域内有连续且有一阶及二阶连续偏导数,又f_{x}^{'}(x_0,y_0)=0f_{y}^{'}(x_0,y_0)=0,令

f_{xx}^{'}(x_0,y_0)=A ,f_{xy}^{'}(x_0,y_0)=Bf_{yy}^{'}(x_0,y_0)=C,则f(x,y)(x_0,y_0)处是否取得极值的条件如下:

        (1)\Delta =AC-B^2>0  时具有极值,且当A>0时有极小值,当A<0时有极大值 (大小小大);

        (2)\Delta =AC-B^2<0 时没有极值;

        (3)\Delta =AC-B^2=0时可能有极值,也可能没有极值。

         例如:f(x,y)=x^2+y^2 在 (0,0) 处有极小值,而f(x,y)=x^3+y^3在 (0,0) 处就

                   没有极值。

对于具有二阶连续偏导数的函数 z=f(x,y)的极值求法:

        (1)解方程组                f_{x}^{'}(x_0,y_0)=0f_{y}^{'}(x_0,y_0)=0        求驻点(对每个未知数的偏导数都为0的点)

        (2)对于每一个驻点(x_0,y_0)求出二阶偏导数 A B C 的值。

        (3)根据\Delta的符号,再按照定理2来判定(x_0,y_0)是不是极值点、是极大值点还是极小值点。

如果函数在个别点的偏导数不存在,这些点虽不是驻点,但可能是极值点。因此,在求函数的极值的时候,除了考虑函数的驻点外,还应考虑偏导数不存在的点。

最值产生于边界值和极值,只要找出极值,再找出边界值的最值,便可取出函数的最大最小值。

二、条件极值  拉格朗日乘数法

        在(一)中讨论的都是无条件极值,但在实际生活中的问题多数是对自变量加有条件的,这时我们便使用拉格朗日乘数法

        证明过程省略······

        引进辅助函数 L(x,y,\lambda )=f(x,y)+\lambda\varphi(x,y)                   f(x,y)为函数   \varphi (x,y)为约束条件

                这时L(x,y,\lambda)分别对x,y,\lambda 求偏导数   令这些偏导数都等于0,求出来点坐标。

                至于求出来的点是不是极值点,在实际问题中往往根据问题本身的性质来判定。

注:本文大部分内容来源于同济版高等数学 第七版下册。

本文加入了本人的少许理解,难免有所疏漏和错误,还请读者指出。

评论 4
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值