首頁 考研數學一本通(高等數學分冊)

.3多元函數的極值與最值

考試要點剖析

一、理解多元函數極值和條件極值的概念,掌握多元函數極值存在的必要條件,了解二元函數極值存在的充分條件,會求二元函數的極值.

1. 極值的定義

設函數z=f(x,y)在點P0(x0,y0)的某鄰域內有定義,若對該鄰域內異於P0的任意點P(x,y),總有f(x0,y0)≥f(x,y)(或f(x0,y0)≤f(x,y))成立,則稱f(x0,y0)是函數z=f(x,y)在點P0(x0,y0)處取得的極大值(或極小值).

2. 有關條件

 極值存在的必要條件:設函數z=f(x,y)在點(x0,y0)一階偏導數存在,且(x0,y0)為極值點,則f′x(x0,y0)=0,f′y(x0,y0)=0.

【評注】

1) 方程組f′x(x,y)=0

f′y(x,y)=0的解,稱為函數z=f(x,y)的駐點.

2) 函數z=f(x,y)的極值點隻存在於其駐點或偏導數不存在的點.

3) 函數的駐點不一定是極值點.

 極值存在的充分條件:設函數z=f(x,y)在點(x0,y0)的某鄰域內有二階連續偏導數,且f′x(x0,y0)=0,f′y(x0,y0)=0.令f″xx(x0,y0)=A,f″xy(x0,y0)=B,f″yy(x0,y0)=C,則

(1) AC-B20時具有極值,且當A0時有極小值

(2) AC-B20.

由題意f(0)0,g(0)0且A=-60,且A=-140,且A=140,則

函數z=z(x,y)在該點取極小值,z2(1,-1)=-2.

解法2將方程x2+y2+z2-2x+2y-4z-10=0配方得

(x-1)2+(y+1)2+(z-2)2=16.

從而有z=2±16-(x-1)2-(y+1)2.

由此可見x=1,y=-1時z=z(x,y)取得極大值為2+4=6,取得極小值2-4=-2.

【題型八】求條件極值和條件最值

【思路啟迪】求條件極值的方法總結:

1. 化為無條件極值:利用所給條件將多元函數極值化為一元函數極值來求.

2. 利用拉格朗日乘數法

【例17】求函數f(x,y)=x2+y2-3在條件x-y+1=0下的極值.

【詳解】方法1:化為無條件極值(條件較簡單)

由x-y+1=0知y=x+1,代入f(x,y)=x2+y2-3得