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数学
题目

求函数=(x)^2+2xy+3(y)^2-4x-|||-__的极值

求函数的极值

题目解答

答案

已知函数

求函数的一阶偏导数

解得,

联立方程和

解得驻点为

设,,

,将驻点代入得到

,将驻点代入得到

,将驻点代入得到

∵

∴驻点是极值点

又∵

∴驻点为极小值点

∴极小值为,无极大值

解析

考查要点:本题主要考查二元函数极值的求解方法,包括驻点的求解和极值的判定。

解题思路:

  1. 求一阶偏导数,联立方程组解出驻点;
  2. 计算二阶偏导数,构造判别式 $AC - B^2$;
  3. 根据判别式符号及 $A$ 的符号判断驻点是否为极值点,进而求出极值。

关键点:

  • 驻点是极值存在的必要条件,需通过偏导数为零的方程组求解;
  • 二阶偏导数的组合判别法是判定极值的关键,需准确计算 $A, B, C$ 的值。

1. 求一阶偏导数

函数 $z = x^2 + 2xy + 3y^2 - 4x$ 的一阶偏导数为:
$\begin{aligned}f_x &= 2x + 2y - 4, \\f_y &= 2x + 6y.\end{aligned}$

2. 求驻点

联立方程 $f_x = 0$ 和 $f_y = 0$:
$\begin{cases}2x + 2y - 4 = 0, \\2x + 6y = 0.\end{cases}$
解得驻点为 $(3, -1)$。

3. 计算二阶偏导数

$\begin{aligned}f_{xx} &= 2, \\f_{xy} &= 2, \\f_{yy} &= 6.\end{aligned}$

4. 极值判定

在驻点 $(3, -1)$ 处:
$A = f_{xx} = 2, \quad B = f_{xy} = 2, \quad C = f_{yy} = 6.$
判别式:
$AC - B^2 = 2 \times 6 - 2^2 = 8 > 0,$
且 $A > 0$,故 $(3, -1)$ 是极小值点。

5. 计算极小值

将 $(3, -1)$ 代入原函数:
$f(3, -1) = 3^2 + 2 \cdot 3 \cdot (-1) + 3 \cdot (-1)^2 - 4 \cdot 3 = -6.$

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