题目
f_x(x_0,y_0)=0,f_y(x_0,y_0)=0是二元可微函数z=f(x,y)在点(x_0,y_0)取得极值的(A. 充要条件B. 必要条件C. 充分条件D. 既不充分也不必要条件
f_x(x_0,y_0)=0,f_y(x_0,y_0)=0是二元可微函数z=f(x,y)在点(x_0,y_0)取得极值的(
A. 充要条件
B. 必要条件
C. 充分条件
D. 既不充分也不必要条件
题目解答
答案
B. 必要条件
解析
考查要点:本题主要考查二元可微函数极值的必要条件的理解,即偏导数为零的条件在极值点处的性质。
解题核心思路:
- 必要条件的定义:若函数在某点取得极值且可微,则该点的偏导数必须为零。
- 充分条件的否定:偏导数为零的点不一定是极值点(例如鞍点),因此该条件并非充分。
- 关键结论:偏导数为零是极值存在的必要但不充分条件。
必要性证明
若二元函数 $z=f(x,y)$ 在点 $(x_0,y_0)$ 处可微且取得极值,则根据极值的定义,对于任意方向的单位向量 $\mathbf{u}=(u_1,u_2)$,该点的方向导数为:
$D_{\mathbf{u}}f(x_0,y_0) = f_x(x_0,y_0)u_1 + f_y(x_0,y_0)u_2.$
若存在极值,则方向导数在所有方向上应满足 $D_{\mathbf{u}}f(x_0,y_0) \geq 0$(极大值)或 $D_{\mathbf{u}}f(x_0,y_0) \leq 0$(极小值)。特别地,当 $\mathbf{u}$ 分别取坐标轴方向时,可得:
$f_x(x_0,y_0) = 0, \quad f_y(x_0,y_0) = 0.$
因此,偏导数为零是极值存在的必要条件。
充分性否定
偏导数为零的点不一定是极值点。例如,函数 $f(x,y)=x^2 - y^2$ 在原点 $(0,0)$ 处有 $f_x=0$、$f_y=0$,但该点是鞍点,并非极值点。这说明偏导数为零仅是必要条件,而非充分条件。