2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、第十一講 第十一講 二元函數的極值 二元函數的極值要求: 要求:理解多元函數極值的概念, 會用充分條件判定二元函數的極值, 會用拉格朗日乘數法求條件極值。問題提出 問題提出:在實際問題中,往往會遇到多元函數的最大值, 最小值問題,與一元函數相類似,多元函數的最大值,最小值與極大值,極小值有密切的關系,因此以二元函數為例,來討論多元函數的極值問題.一.二元函數的極值 一.二元函數的極值定義 定義 設函數 z ? f (x, y) 在點 (

2、x0, y0 ) 的某個鄰域內有定義,對于該鄰域內的所有(x, y) ? (x0, y0) ,如果總有 f (x, y) ? f (x0, y0) ,則稱函數 z ? f (x, y) 在點(x0, y0 ) 處有極大值;如果總有 f (x, y) ? f (x0, y0) ,則稱函數 z ? f (x, y) 在點(x0, y0 ) 有極小值.函數的極大值,極小值統(tǒng)稱為極值,使函數取得極值的點稱為極值點.例 1.函數 z ? xy 在

3、點(0,0) 處不取得極值,因為在點(0,0) 處的函數值為零,而在點(0,0) 的任一鄰域內總有使函數值為正的點,也有使函數值為負的點.例 2.函數 z ? 3x ? 4y 在點(0,0) 處有極小值.因為對任何(x, y)有 f (x, y) ? f (0,0) ? 0 .從幾何上看,點 (0,0,0) 是開口朝上的橢圓拋物面 z ? 3x ? 4y 的頂點,曲面在點 2 22 2(0,0,0) 處有切平面 z ? 0,從而得到函數

4、取得極值的必要條件.定理 定理 1(必要條件) (必要條件)設函數 z ? f (x, y) 在點(x0, y0 ) 具有偏導數, 且在點(x0, y0) 處有極值, 則它在該點的偏導數必然為零,即 fx (x0, y0) ? 0 , fy (x0, y0 ) ? 0 .幾何解釋 幾何解釋若函數 z ? f (x, y) 在點(x0, y0 ) 取得極值 z0 , 那么函數所表示的曲面在點(x0, y0, z0)處的切平面方程為z ?

5、z0 ? fx (x0, y0 )(x ? x0 ) ? fy (x0, y0 )(y ? y0 )是平行于 xoy 坐標面的平面 z ? z0 .類似地有三元及三元以上函數的極值概念,對三元函數也有取得極值的必要條件為fx (x0, y0, z0) ? 0 , fy (x0, y0, z0 ) ? 0 , fz (x0, y0, z0) ? 0注意 注意 2.極值點也不一定是駐點,若對可導函數而言,怎樣?例 4.求函數 f (x, y

6、) ? x ? y ? 3x ? 3y ? 9x 的極值.2 ? ? fx ? 3x ? 6x ? 9 ? 0解 先解方程組? ,求得駐點為(1,0),(1,2),(?3,0),(?3,2) ,2 ? ? fy ? ?3y ? 6y ? 03 3 2 2再求出二階偏導函數 f xx ? 6x ? 6 , fxy ? 0 , fyy ? 6y ? 6 .在點 (1,0) 處, AC ? B ? 12? 6 ? 72 ? 0 ,又 A ?

7、0 ,所以函數在點 (1,0) 處有極小值為 2f (1,0) ? ?5 ;在點(1,2) 處, AC ? B ? ?72 ? 0 ,所以 f (1,2) 不是極值;在點(?3,0) 處, AC ? B ? ?72 ? 0 ,所以 f (?3,0) 不是極值;在點 (?3,2) 處, AC ? B ? 72 ? 0 ,又 A ? 0 ,所以函數在點 (?3,2) 處有極大值為 222f (?3,2) ? 31.二.函數的最大值與最小值

8、二.函數的最大值與最小值求最值方法 求最值方法:⑴ 將函數 f (x, y) 在區(qū)域 D 內的全部極值點求出;⑵ 求出 f (x, y) 在 D 邊界上的最值;即分別求一元函數 f (x,?1(x)) , f (x,?2(x)) 的最值;⑶ 將這些點的函數值求出,并且互相比較,定出函數的最值.實際問題求最值 實際問題求最值根據問題的性質,知道函數 f (x, y) 的最值一定在區(qū)域 D 的內部取得,而函數在 D 內只有一個駐點,那么可以

9、肯定該駐點處的函數值就是函數 f (x, y) 在 D 上的最值.例 4.求把一個正數a 分成三個正數之和,并使它們的乘積為最大.解 設 x, y 分別為前兩個正數,第三個正數為a ? x ? y ,問題為求函數 u ? xy(a ? x ? y) 在區(qū)域 D : x ? 0, y ? 0, x ? y ? a 內的最大值.因為 ?u ?u ? x(a ? 2y ? x), ? y(a ? x ? y) ? xy ? y(a ? 2x

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