"多元函数极值及其求法剖析"
多元函数极值是数学中一个重要的概念,它在函数优化、经济学、物理学等领域中有广泛的应用。多元函数极值可以分为极大值和极小值两种。
一元函数极值的概念:
设函数f(x)在点x₀处具有极值,当且仅当函数f(x)在点x₀的某个邻域内所有点的函数值均不大于(或不小于)f(x₀)时。
二元函数极值的概念:
设函数f(x, y)在点(x₀, y₀)处具有极值,当且仅当函数f(x, y)在点(x₀, y₀)的某个邻域内所有点的函数值均不大于(或不小于)f(x₀, y₀)时。
二元函数极值的求法:
1. 必要条件:设函数f(x, y)在点(x₀, y₀)处具有极值,那么函数f(x, y)在点(x₀, y₀)处的一阶偏导数必然为零。
2.充分条件:设函数f(x, y)在点(x₀, y₀)处连续,有一阶及二阶连续偏导数,那么函数f(x, y)在点(x₀, y₀)处具有极值当且仅当函数f(x, y)在点(x₀, y₀)处的一阶偏导数为零且二阶偏导数矩阵的DET值大于零。
二元函数的驻点和极值点:
1. 驻点:设函数f(x, y)在点(x₀, y₀)处具有偏导数,那么点(x₀, y₀)称为函数f(x, y)的驻点。
2. 极值点:设函数f(x, y)在点(x₀, y₀)处具有极值,那么点(x₀, y₀)称为函数f(x, y)的极值点。
如何判定一个驻点是否为极值点:
1. 求驻点,即求函数f(x, y)的一阶偏导数为零的点。
2. 然后,对每个驻点,计算二阶偏导数矩阵的DET值,如果DET值大于零,那么该驻点为极小值点,如果DET值小于零,那么该驻点为极大值点,如果DET值等于零,那么该驻点可能为极值点,也可能不是极值点。
例子:
1. 设函数f(x, y) = x^2 + y^2,在点(0, 0)处具有极小值。
2. 设函数f(x, y) = x^2 - y^2,在点(0, 0)处具有极大值。
3. 设函数f(x, y) = xy,在点(0, 0)处没有极值。
在商业中,多元函数极值的应用非常广泛。例如,某商店卖两种品牌的果汁,本地品牌每瓶进价1元,外地品牌每瓶进价1.2元,店主估计,如果本地品牌的每瓶卖x元,外地品牌的每瓶卖y元,则每天可卖出本地品牌的果汁x瓶,外地品牌的果汁y瓶。问题是店主每天以什么价格卖两种品牌的果汁可取得最大收益?每天的收益为f(x, y) = 2x + 1.2y。要解决这个问题,我们需要求函数f(x, y)的极大值。