3第10节多元函数的极值与最值(考点)下面讨论多元函数的极值问题与最值问题.10
1无条件极值与函数的最值定义10
1设存在的某邻域,使得函数在内有定义且对于任意都有(或),则称为函数的极小值(极大值),点称为函数的极小值点(极大值点).函数的极小值与极大值统称为极值.极小值点与极大值点统称为极值点.极值点一定是函数定义域的内点.极小值(极大值)是函数在小邻域内的最小值(最大值)
上述定义可以推广到元函数
若函数在处取得极小值(极大值),则在处取得极小值(极大值);在处取得极小值(极大值).由一元函数取得极值的必要条件,若在处可偏导数并取得极值,则必有.称使同时成立的点为函数的驻点(或称为临界点).由上面分析有:定理10
1(函数取得极值的必要条件)如果函数在点取得极值,且在点可偏导,则.类似可得,若三元函数在点可偏导且在该点取得极值,则有.10离散数学函数有极值点,但在点处,,均不存在.(二元或三元)函数极值点所在的范围:
但是,上述两种点不一定是极值点
例如,和在点
上述两种点是否极值点还需进一步判断
下面定理给出函数取得极值的充分条件:定理10
2(函数取得极值的充分条件)设函数在点的邻域内存在二阶连续偏导数,且,.记,,,则有(1)当时,是极值点:.(2)当时,不是极值点.(3)当时,本定理无效.其中称为极值判别式
(注意:(1)中的判断好像与感觉习惯相反
)*证利用二元函数的一阶泰勒公式,因,由已知条件,,,故.又因为在处有连续的二阶偏导数,所以,有,,,其中,当时,,故,因为,故在内,当时,与的符号相同.9第1章集合记,,则(1)当时,有,即,,且二者同号.因为,所以,故与的符号相同.当时,,即,此时为函数的极小值点.当时,,即,此时为函数的极大值点.(2)当时,若,则,当时,;当时,,即此时可正可负;若,,则,当时,;当时,,此时可正可负;故当时,在内可正可负