题目
求函数 (x,y)=x(e)^-dfrac ({x^2+{y)^2}(2)} 的极值.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查二元函数极值的求解方法,包括驻点的求解和二阶偏导数的充分判别法。
解题思路:
- 求驻点:通过计算一阶偏导数$\frac{\partial f}{\partial x}$和$\frac{\partial f}{\partial y}$,联立方程求解驻点。
- 二阶偏导数检验:计算二阶偏导数$A$、$B$、$C$,利用判别式$B^2 - AC$判断驻点是否为极值点,以及极值的性质。
关键点:
- 驻点条件:一阶偏导数同时为零。
- 充分判别法:通过二阶偏导数的组合判别极值的存在性及类型。
求驻点
-
计算一阶偏导数:
- $\frac{\partial f}{\partial x} = (1 - x^2)e^{-\frac{x^2 + y^2}{2}}$
- $\frac{\partial f}{\partial y} = -xye^{-\frac{x^2 + y^2}{2}}$
-
联立方程:
- $\frac{\partial f}{\partial x} = 0 \Rightarrow 1 - x^2 = 0 \Rightarrow x = \pm 1$
- $\frac{\partial f}{\partial y} = 0 \Rightarrow -xy = 0 \Rightarrow y = 0$(当$x \neq 0$时)
驻点:$(1, 0)$和$(-1, 0)$。
二阶偏导数检验
-
计算二阶偏导数:
- $A = \frac{\partial^2 f}{\partial x^2} = (x^3 - 3x)e^{-\frac{x^2 + y^2}{2}}$
- $B = \frac{\partial^2 f}{\partial x \partial y} = -ye^{-\frac{x^2 + y^2}{2}}(1 - x^2)$
- $C = \frac{\partial^2 f}{\partial y^2} = -xe^{-\frac{x^2 + y^2}{2}}(1 - y^2)$
-
代入驻点:
- 在$(1, 0)$处:
- $A = -\frac{2}{\sqrt{e}}$, $B = 0$, $C = -\frac{1}{\sqrt{e}}$
- 判别式:$B^2 - AC = -\frac{2}{e} < 0$,且$A < 0$,故为极大值。
- 在$(-1, 0)$处:
- $A = \frac{2}{\sqrt{e}}$, $B = 0$, $C = \frac{1}{\sqrt{e}}$
- 判别式:$B^2 - AC = -\frac{2}{e} < 0$,且$A > 0$,故为极小值。
- 在$(1, 0)$处: