二元函数的极值与最值解读

温柔似野鬼°
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2021年02月08日 02:41
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2021年2月8日发(作者:小鼹鼠过生日)


二元函数的极值与最值



二元函数的极值与最值问题已成为近年考研的重点,


现对二元函数的极值与


最值的求法总结如下:



1


.二元函数的无条件极值



(1)



二元函数的极值一定在


驻点



不可导点


取得 。对于不可导点,难以判断


是否是极值点;对于驻点可用极值的充分条件判定。



(2)


二元函数取得极值的

< br>必要条件





z



f


(

x


,


y


)


在点


(


x


0


,


y


0


)


处可微 分且在



(


x


0


,


y


0


)< /p>


处有极值,则


f


'


x


(


x


0


,


y


0


)



0



f


'


y


(


x


0


,


y


0


)

< br>


0


,即


(

x


0


,


y


0


)


是驻点。



(3)


二元函数取得极值的


充分条件




z



f


(


x


,


y


)



(


x


0


,


y

< br>0


)


的某个领域内有










< br>且


f


'


x


(


x


0


,


y


0


)



f


'


y


(


x


0


,


y


0


)



0


< br>令


f


'


xx

(


x


0


,


y


0


)



A< /p>



f


'


xy


(


x


0


,


y


0


)



B



f


'

< br>yy


(


x


0

,


y


0


)



C


,则




B


2



AC< /p>



0




A<0


时,


f


(


x


0


,


y


0


)


为极大值;




B


2



AC



0


< p>
A>0



f


(

< p>
x


0


,


y


0


)


为极小值;


< p>
B


2



AC



0


时,


(


x


0


,


y

0


)


不是极值点。



注意:




B


2



AC


=



0


时,函数


z = f


(


x


,


y< /p>


)


在点


(


x


0


,


y


0


)


可能有极值,也可能没有


极值,需另行讨论< /p>




1




求函数


z = x


3


+


y


2



2< /p>


xy


的极值.




分析



可能极值点是两个一阶偏导数 为零的点,


先求出一阶偏导,


再令其为零


确定极值点即可,


然后用二阶偏导确定是极大值还是极小值,


并求出相应的极值


.



< p>
】先求函数的一、二阶偏导数:




z



2


z

< br>


z



2


z



2


z


2



3


x



2


y




2


y



2


x



2


< br>6


x


,





2


,



2



2





x



y



x



x



y

< br>


y



3


x


2



2


y



0


,



z



z


再求函数的 驻点.令


= 0



= 0


,得方程组




x



y



2


y



2< /p>


x



0


.


2


2



< p>


求得驻点


(0



0)





3


3


利用定理


2


对驻点进行讨论:



(1)


对驻点


(0, 0)



由于


A


= 0,



B =



2





C =


2



B


2



AC



0,



(0 , 0)


不是函数


z = f


(


x


,


y


)


的极值点.



2


2





( 2)


对驻点


,由于


A

< br> =4,


B =



2



C =


2,


B


2



AC


=



4



0,



A



0,




3


3


2


2


4


f








为函数的一个极小值.



3

< p>
3


27



2




2004


数学一)设< /p>


z=z(x,y)


是由


x


2



6


xy

< br>


10


y


2


2


yz



z


2



18



0


确定的函


数,求

< br>z



z


(


x


,


y


)


的 极值点和极值


.



分析



< /p>


本题把极值问题与隐函数求导方法相结合,计算量是比较大的。这体


现了考研的基本要求。








因为



x< /p>


2



6


xy



10


y


2



2


yz



z


2



18

< p>


0


,所以







2


x



6


y



2


y



z



z

< br>


2


z



0





x



x







6


x



20


y



2


z


< p>
2


y




z



0


,




x







z












0





y




z



z


< br>2


z



0


.



y



y


x



3


y< /p>



0


,






< p>
3


x



10


y



z


< br>0


,



x



3


y


,







z



y


.



将上式代入


x


2



6


xy



10


y


2



2


yz



z

< p>
2



18



0


,可得




x



9


,

< br>



y



3


,














z



3




x




9


,


< br>


y




3


,




z




3


.





2


z



z


2



2


z


由于




2


2


y


2



2


(


)



2< /p>


z


2



0





x

< p>


x



x



z



2

z



z



z



2


z









6



2



2


y



2




2


z



0

< br>,




x



x



y



y



x



x



y



z



z



2


z



z

< br>2



2


z








20



2< /p>



2



2


y


2



2

< p>
(


)



2


z


2



0




y



y



y


< /p>


y



y



2


z


所以




A



2



x


1



2


z




B



(


9

< br>,


3


,


3


)


6



x



y


1



2


z





C



2


(


9


,


3


,

< br>3


)


2



y


(


9


,


3


,


3


)



5




3



AC



B

< p>
2



z(9,3)=3.


1


1



0


, 又


A




0< /p>


,从而点


(9,3)


< br>z(x,y)


的极小值点,极小值为


36


6


类似地,由




2


z




A



2



x


1



2


z





B



(

< br>


9


,



3


,



3


)


6



x



y


1



2


z




C



2


(


< br>9


,



3


,



3


)


2



y


5






(



9


,



3


,



3

< br>)


3


可知


AC

< br>


B


2



值为



z(-9, -3)= -3.

1


1



0


,又


A





0


,从而点


(-9, -3)



z(x,y)


的极大值点,极大


36


6



评注




本题讨论由方程所确定的隐函数求极值问题,关 键是求可能极值点时


应注意


x,y,z


满足原方程。



2


.二元函数的条件极值


< p>
拉格朗日数乘法:设


f


(


x


,


y


),



(


x


,


y


)


在点


(


x


0


,


y


0

< p>
)


某领域内有连续偏导数,引入辅助函数



F


(


x


,

< p>
y


,



)



f


(


x

,


y


)






(


x


,


y


)



解联立方程组




F




x



f


'


x< /p>


(


x


,


y


)






'


x


(


x


,


y


)



0

< br>




F



f


'


y


(


x


,


y


)






y


'


(


x


,


y

< p>
)



0






y



(


x


,


y


)



0< /p>





(


x


0


,


y

< p>
0


)


可能是


z

< p>


f


(


x


,


y


)


在条件



(


x


,

y


)



0


下的极值点




3

经过点


(


1


,

1


,


1


)


的所有平面中,哪一个平面与坐标面在第一卦限所围的立体的


体积最小.并求此最小体积 .




分析


】 条件极值经常考应用题。这一点大家应引起重视。





】设所求平面方程为



x


y


z











1


,


a


b


c


(


a



0


,


b


< br>0


,


c



0


)




因 为平面过点


(


1


,

1


,


1


)


,所以该点坐标满足此平面方程,即有


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