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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:
zx

3x2
2y,
zy

2y

2x.
2zx2

6x
2z2
xy
2z2.y2
再求函数的驻点.令
zx

0,
zy

0,得方程组
3x22y
2y02x0
求得驻点0,0、(2,2).33
利用定理2对驻点进行讨论:
f1对驻点00,由于A0B-2,C2,B2-AC0故00不是函数zfxy的极值点.
2对驻点(2,2),由于A4B-2,C2B2-AC-40且A0则33
f(2,2)4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2x6y2yz2zz0,xx6x20y2z2yz2zz0yy

zxz

00
y

x3y03x10yz0

x3y

z

y
将上式代入x26xy10y22yzz2180,可得
x9
x9

y

3


y

3
z3
z3
由于
2
2y
2zx2

2z2x
2z
2zx2

0

62z2y2z2zz2z2z0xxyyxxy
202z2z2y2z2z22z2z0,
yyy2y
y2
f所以
A2zx2
1,B2z
6933
xy
1,C2z
933
2
y2
5,3933
故ACB210,又A10,从而点93是zxy的极小值点,极小值为
36
6
z933
类似地,由
A2zx2
1,B2z
933
6r
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