题目
计算函数f(x,y)=x^2+y^2-2x-4y+1的极值,结果为____.A. 在点(1,2)处取极大值-4B. 在点(1,2)处取极小值-4C. 没有极值点D. 以上都不对
计算函数$f(x,y)=x^2+y^2-2x-4y+1$的极值,结果为____.
A. 在点$(1,2)$处取极大值$-4$
B. 在点$(1,2)$处取极小值$-4$
C. 没有极值点
D. 以上都不对
题目解答
答案
B. 在点$(1,2)$处取极小值$-4$
解析
考查要点:本题主要考查二元函数极值的求解方法,包括驻点的求解、二阶导数检验法的应用,以及极值类型的判断。
解题核心思路:
- 求驻点:通过求偏导数并解方程组,找到可能的极值点。
- 二阶导数检验:计算二阶偏导数,构造判别式$\Delta = f_{xx}f_{yy} - f_{xy}^2$,根据$\Delta$的符号及$f_{xx}$的符号判断极值类型。
- 计算极值:将驻点代入原函数,得到极值的具体数值。
破题关键点:
- 驻点求解:正确求出一阶偏导数并解方程。
- 判别式应用:明确判别式$\Delta$的计算及符号判断规则($\Delta > 0$且$f_{xx} > 0$时为极小值点)。
步骤1:求一阶偏导数
对$f(x,y) = x^2 + y^2 - 2x - 4y + 1$分别求偏导:
$f_x = 2x - 2, \quad f_y = 2y - 4$
步骤2:求驻点
令$f_x = 0$和$f_y = 0$,解得:
$2x - 2 = 0 \implies x = 1, \quad 2y - 4 = 0 \implies y = 2$
因此,驻点为$(1, 2)$。
步骤3:求二阶偏导数
计算二阶偏导数:
$f_{xx} = 2, \quad f_{yy} = 2, \quad f_{xy} = 0$
步骤4:构造判别式
判别式$\Delta$为:
$\Delta = f_{xx}f_{yy} - f_{xy}^2 = 2 \cdot 2 - 0^2 = 4$
由于$\Delta > 0$且$f_{xx} = 2 > 0$,故驻点$(1, 2)$为极小值点。
步骤5:计算极值
将$(1, 2)$代入原函数:
$f(1, 2) = 1^2 + 2^2 - 2 \cdot 1 - 4 \cdot 2 + 1 = 1 + 4 - 2 - 8 + 1 = -4$