二元函数的极值与最值问题

写在最前

对于形如(z=f(x,y))的函数,求解极值的通法一般有两种:

  • 偏导数法
  • 二元全微分法

由于偏导数法操作简单,下面仅介绍这种方法

二元函数极值点

(Ops:)只想知道最值的可以跳过这一节。

我们以驻点为圆心在(xy)平面上做一个圆(就如同在一元函数(y=f(x))驻点附近找一段区间),若当半径足够小时,(f(x_0,y_0))是该圆形区域的最大值或最小值, 那么该驻点就是极大值点或极小值点。与一元函数类似,驻点不一点是极值点。
那么我们如何判断极点呢?
一个比较常规的想法是,让(f_x)(x=x_0)的两边异号,让(f_y)(y=y_0)的两边异号,借此来判断函数的极值点。但有一个很明显的错误:

类比地理中的鞍部,这个点被称作鞍点

那么,该怎么做呢,数学家想到了一种方法——二阶偏导法

[A=f_{xx}(x_0,y_0),B=f_{xy}(x_0,y_0),C=f_{yy}(x_0,y_0) ]

则有

[A imes C-B^2>0 ext{$large 且$} A>0==> ext{$large 极小值$} ]

[A imes C-B^2>0 ext{$large 且$} A<0==> ext{$large 极大值$} ]

[A imes C-B^2<0==> ext{$large 鞍点$} ]

[A imes C-B^2==0 ==> ext{$large 无法确定$} ]

二元函数最值

最值问题和极值问题相比,最大的区别就是最值问题可以通过比较各点的值来计算。我们可以通过求出所有极值点甚至非极值点的值来得出最终的答案。既然如此,我们可以求出所有可能的点(各偏导等于零的点)并计算得到最终答案。

  •  任何一个伟大的思想,都有一个微不足道的开始。

  •  三年OI一场空,三道神题见祖宗

  •  竹杖芒鞋轻胜马,谁怕?一蓑烟雨任平生。

  •  回首向来萧瑟处,归去,也无风雨也无晴。

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