题目
5.设函数z=f(x,y)具有二阶连续偏导数,在P_(0)(x_(0),y_(0))处,有f_(x)(P_(0))=0,f_(y)(P_(0))=0, f_(xx)(P_(0))=f_(yy)(P_(0))=0,f_(xy)(P_(0))=f_(yx)(P_(0))=2,则()A. 点P_(0)是函数z的极大值点;B. 点P_(0)是函数z的极小值点;C. 点P_(0)非函数z的极值点;D. 条件不够,无法判定
5.设函数z=f(x,y)具有二阶连续偏导数,在$P_{0}(x_{0},y_{0})$处,有$f_{x}(P_{0})=0,f_{y}(P_{0})=0,$ $f_{xx}(P_{0})=f_{yy}(P_{0})=0,f_{xy}(P_{0})=f_{yx}(P_{0})=2,$则()
A. 点$P_{0}$是函数z的极大值点;
B. 点$P_{0}$是函数z的极小值点;
C. 点$P_{0}$非函数z的极值点;
D. 条件不够,无法判定
题目解答
答案
C. 点$P_{0}$非函数z的极值点;
解析
本题考察二元函数极值的第二充分条件的应用。解题的核心在于正确计算判别式$\Delta = f_{xx}f_{yy} - (f_{xy})^2$,并根据其符号判断极值的存在性。关键点在于:
- 判别式$\Delta$的计算:需代入已知的二阶偏导数值;
- 判别规则:当$\Delta < 0$时,点$P_0$非极值点;
- 反例验证:通过构造具体函数(如$f(x,y)=2xy$)进一步确认结论。
步骤1:计算判别式$\Delta$
根据二元函数极值的第二充分条件,判别式为:
$\Delta = f_{xx}(P_0)f_{yy}(P_0) - [f_{xy}(P_0)]^2$
代入已知条件:
$f_{xx}(P_0) = 0,\quad f_{yy}(P_0) = 0,\quad f_{xy}(P_0) = 2$
得:
$\Delta = 0 \cdot 0 - 2^2 = -4 < 0$
步骤2:应用判别规则
当$\Delta < 0$时,点$P_0$不是函数的极值点,因此排除选项A、B;由于判别式已明确为负,无需进一步分析,直接选择选项C。
步骤3:反例验证
构造函数$f(x,y) = 2xy$,其在$(0,0)$处满足:
$f_x = 2y,\quad f_y = 2x \quad \Rightarrow \quad f_x(0,0)=0,\ f_y(0,0)=0$
$f_{xx}=0,\quad f_{yy}=0,\quad f_{xy}=2$
沿直线$y=x$,$f(x,x)=2x^2 > 0$;沿直线$y=-x$,$f(x,-x)=-2x^2 < 0$。因此在任意邻域内,函数值既有正也有负,说明$(0,0)$非极值点。