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多元函数的极值
一.二元函数极值的概念
设函数在点的某一邻域内有定义,对于该邻域内异于的任意一点,如果,则称函数在有极大值;如果,则称函数在有极小值;极大值、极小值统称为极值. 使函数取得极值的点称为极值点.
二.极值的必要条件
设函数在点具有偏导数,且在点处有极值,则它在该点的偏导数必然为零. 即
, .
三.极值的充分条件
(充分条件)设函数在点的某邻域内有直到二阶的连续偏导数,又
, .
令
, , .
(1) 当时,函数在处有极值,且当时有极小值;当时有极大值;
(2) 当时,函数在处没有极值;
(3) 当时,函数在处可能有极值,也可能没有极值.
四.求二元函数极值的一般步骤
求的极值的一般步骤为:
第一步 解方程组,求出的所有驻点;
第二步 求出函数的二阶偏导数,依次确定各驻点处,,的值,并根据的符号判定驻点是否为极值点. 最后求出函数在极值点处的极值.
五.求最值的一般步骤
函数的最大值和最小值的一般步骤为:
第一步 求函数在内所有驻点处的函数值;
第二步 求在的边界上的最大值和最小值;
第三步 将前两步得到的所有函数值进行比较,其中最大者即为最大值,最小者即为最小值.
六.拉格朗日乘数法求条件极值
构造拉格朗日函数关于独立变量,,,的函数
拉格朗日函数
将条件极值问题化为上述拉格朗日函数的无条件极值问题. 再通过求解拉格朗日函数的无条件极值问题求得原问题的解. 这种求条件极值的方法,就是拉格朗日乘数法.
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