题目
求函数f(x,y)=4(x-y)-x^2-y^2的极值
求函数f(x,y)=4(x-y)-x^2-y^2的极值
题目解答
答案
求偏导对x求偏导得:4-2x 对y求偏导得:-4-2y 令上面两式等于零得: x=2 y=-2 所以极值f(x,y)=f(2,-2)=8
解析
本题考查二元函数极值的求解,解题思路如下:
- 首先,根据求偏导数的规则,分别对函数$f(x,y)$关于$x$和$y$求偏导数。
- 对于函数$f(x,y)=4(x - y)-x^{2}-y^{2}=4x-4y - x^{2}-y^{2}$,根据求导公式$(X^n)^\prime=nX^{n - 1}$,常数的导数为$0$,对$x$求偏导数时,把$y$看作常数,则$f_{x}(x,y)=\frac{\partial f(x,y)}{\partial x}=\frac{\partial(4x-4y - x^{2}-y^{2})}{\partial x}$。
- 因为$\frac{\partial(4x)}{\partial x}=4$,$\frac{\partial(-4y)}{\partial x}=0$,$\frac{\partial(-x^{2})}{\partial x}=-2x$,$\frac{\partial(-y^{2})}{\partial x}=0$,所以$f_{x}(x,y)=4 - 2x$。
- 对$y$求偏导数时,把$x$看作常数,则$f_{y}(x,y)=\frac{\partial f(x,y)}{\partial y}=\frac{\partial(4x-4y - x^{2}-y^{2})}{\partial y}$。
- 因为$\frac{\partial(4x)}{\partial y}=0$,$\frac{\partial(-4y)}{\partial y}=-4$,$\frac{\partial(-x^{2})}{\partial y}=0$,$\frac{\partial(-y^{2})}{\partial y}=-2y$,所以$f_{y}(x,y)=-4 - 2y$。
- 对于函数$f(x,y)=4(x - y)-x^{2}-y^{2}=4x-4y - x^{2}-y^{2}$,根据求导公式$(X^n)^\prime=nX^{n - 1}$,常数的导数为$0$,对$x$求偏导数时,把$y$看作常数,则$f_{x}(x,y)=\frac{\partial f(x,y)}{\partial x}=\frac{\partial(4x-4y - x^{2}-y^{2})}{\partial x}$。
- 然后,令两个偏导数都等于$0$,得到一个方程组,解这个方程组,求出可能的极值点。
- 令$\begin{cases}f_{x}(x,y)=4 - 2x = 0\\f_{y}(x,y)=-4 - 2y = 0\end{cases}$。
- 解第一个方程$4 - 2x = 0$,移项可得$2x = 4$,两边同时除以$2$,解得$x = 2$。
- 解第二个方程$-4 - 2y = 0$,移项可得$2y=-4$,两边同时除以$2$,解得$y=-2$。
- 所以,函数$f(x,y)$的驻点为$(2,-2)$。
- 最后,将驻点$(2,-2)$代入原函数$f(x,y)$,求出该点的函数值,这个值就是函数的极值。
- 把$x = 2$,$y=-2$代入$f(x,y)=4(x - y)-x^{2}-y^{2}$,可得$f(2,-2)=4\times(2-(-2))-2^{2}-(-2)^{2}$。
- 先计算括号内的值:$2-(-2)=2 + 2 = 4$。
- 再计算乘法:$4\times4 = 16$。
- 接着计算平方:$2^{2}=4$,$(-2)^{2}=4$。
- 最后计算$f(2,-2)=16-4 - 4=8$。