题目
26.(填空题,2.0分)函数f(x,y)=x^2+5y^2-6x+10y+6的极小值为____
26.(填空题,2.0分)
函数$f(x,y)=x^{2}+5y^{2}-6x+10y+6$的极小值为____
题目解答
答案
求函数 $ f(x, y) = x^2 + 5y^2 - 6x + 10y + 6 $ 的极小值:
1. **求偏导数并解方程组:**
$ f_x = 2x - 6 = 0 $,解得 $ x = 3 $;
$ f_y = 10y + 10 = 0 $,解得 $ y = -1 $。
临界点为 $ (3, -1) $。
2. **计算二阶偏导数:**
$ f_{xx} = 2 $,$ f_{xy} = 0 $,$ f_{yy} = 10 $。
判别式 $ D = f_{xx}f_{yy} - (f_{xy})^2 = 2 \times 10 - 0 = 20 > 0 $,且 $ f_{xx} > 0 $,
故在 $ (3, -1) $ 处有极小值。
3. **计算极小值:**
$ f(3, -1) = 9 + 5 - 18 - 10 + 6 = -8 $。
**答案:** $\boxed{-8}$
解析
考查要点:本题主要考查二元函数极值的求解方法,包括临界点的求解和极值类型的判定。
解题核心思路:
- 求偏导数:分别对$x$和$y$求一阶偏导,联立方程求解临界点坐标。
- 二阶导数检验:计算二阶偏导数,通过判别式$D = f_{xx}f_{yy} - (f_{xy})^2$判断临界点是否为极值点。
- 代入求值:若临界点为极小值点,则代入原函数计算极小值。
破题关键:
- 正确求解偏导数,尤其注意符号。
- 判别式的应用:当$D > 0$且$f_{xx} > 0$时,临界点为极小值点。
步骤1:求一阶偏导数并解方程组
对$f(x, y) = x^2 + 5y^2 - 6x + 10y + 6$分别求偏导:
- 对$x$求偏导:
$f_x = 2x - 6 = 0 \quad \Rightarrow \quad x = 3$ - 对$y$求偏导:
$f_y = 10y + 10 = 0 \quad \Rightarrow \quad y = -1$
临界点为$(3, -1)$。
步骤2:计算二阶偏导数并判断极值类型
计算二阶偏导数:
- $f_{xx} = 2, \quad f_{xy} = 0, \quad f_{yy} = 10$
- 判别式:
$D = f_{xx}f_{yy} - (f_{xy})^2 = 2 \times 10 - 0^2 = 20 > 0$
且$f_{xx} = 2 > 0$,因此$(3, -1)$是极小值点。
步骤3:计算极小值
将临界点代入原函数:
$f(3, -1) = 3^2 + 5(-1)^2 - 6 \times 3 + 10 \times (-1) + 6 = 9 + 5 - 18 - 10 + 6 = -8$