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和不可导点取得。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必要条件:设zfxy在点x0y0处可微分且在点x0y0处有极值,则fxx0y00,fyx0y00,即x0y0是驻点。3二元函数取得极值的充分条件:设zfxy在x0y0的某个领域内有连续上二阶偏导数,且fxx0y0fyx0y00,令fxxx0y0A,
fxyx0y0B,fyyx0y0C,则
当B2AC0且A0时,fx0y0为极大值;当B2AC0且A0,fx0y0为极小值;
B2AC0时,x0y0不是极值点。
注意:当B2-AC0时,函数zfxy在点x0y0可能有极值,也可能没有极值,需另行讨论例1求函数zx3y2-2xy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【解】先求函数的一、二阶偏导数:
z2zz23x2y,2y2x.26xxyx
2z2xy
2z2.y2
再求函数的驻点.令
3x22y0zz0,0,得方程组xy2y2x0
22(,)求得驻点0,0、.33利用定理2对驻点进行讨论:
f1对驻点00,由于A0zfxy的极值点.
B-2,C2,B2-AC0故00不是函数
22(,)2对驻点,由于A4B-2,C2B2-AC-40且A0则33224f(,)为函数的一个极小值.3327
例2:(2004数学一)设zzxy是由x26xy10y22yzz2180确定的函数,求zzxy的极值点和极值【分析】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。【解】因为x26xy10y22yzz2180,所以
2x6y2yzz2z0,xx
6x20y2z2y
z0xz0y
zz2z0yy
令
x3y0得3x10yz0
故
x3yzy
将上式代入x26xy10y22yzz2180,可得
x9y3z3x9y3z3
或
由于
22y
r