题目
5、二元函数f(x,y)=x^3-y^3+3x^2+3y^2-9x的极大值点为[ ]A. (1,0)B. (1,2)C. (-3,0)D. (-3,2)
5、二元函数$f(x,y)=x^{3}-y^{3}+3x^{2}+3y^{2}-9x$的极大值点为[ ]
A. (1,0)
B. (1,2)
C. (-3,0)
D. (-3,2)
题目解答
答案
D. (-3,2)
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类型的判定。
解题思路:
- 求一阶偏导数,联立方程组求出所有驻点。
- 计算二阶偏导数,构造Hessian行列式。
- 分析每个驻点的Hessian行列式符号及二阶偏导数符号,判断是否为极值点及极值类型。
破题关键:
- 驻点求解需分别对$x$和$y$求偏导并解方程。
- Hessian行列式的符号决定极值存在性:$H > 0$时,结合$f_{xx}$符号判断极大或极小;$H < 0$时非极值点。
求一阶偏导数
- 对$x$求偏导:
$f_x = 3x^2 + 6x - 9 = 0 \implies x = -3 \text{ 或 } x = 1$ - 对$y$求偏导:
$f_y = -3y^2 + 6y = 0 \implies y = 0 \text{ 或 } y = 2$
驻点为$(-3,0)$、$(-3,2)$、$(1,0)$、$(1,2)$。
求二阶偏导数
$f_{xx} = 6x + 6, \quad f_{yy} = -6y + 6, \quad f_{xy} = 0$
Hessian行列式:
$H = f_{xx}f_{yy} - f_{xy}^2 = f_{xx}f_{yy}$
分析各驻点
- $(-3,0)$:
$f_{xx} = -12, \quad f_{yy} = 6, \quad H = -72 < 0 \quad (\text{非极值点})$ - $(-3,2)$:
$f_{xx} = -12, \quad f_{yy} = -6, \quad H = 72 > 0 \quad (\text{极大值点})$ - $(1,0)$:
$f_{xx} = 12, \quad f_{yy} = 6, \quad H = 72 > 0 \quad (\text{极小值点})$ - $(1,2)$:
$f_{xx} = 12, \quad f_{yy} = -6, \quad H = -72 < 0 \quad (\text{非极值点})$