高等數學第九章多元函式極值典型問題

2022-10-09 17:12:04 字數 1256 閱讀 1015

1 設函式在處取得極值,試求常數a,並確定極值的型別.

2 求函式在區域上的最大值和最小值.

3(04研) 設是由確定的函式,求的極值點和極值.

4 求函式在條件(其中)下的條件極值.

1 設函式在處取得極值,試求常數a,並確定極值的型別.

分析這是二元函式求極值的反問題, 即知道取得極值,只需要根據可導函式取得極值的必要條件和充分條件即可求解本題.

解因為在處的偏導數均存在,因此點必為駐點, 則有

因此有,即.

因為,,,

,,所以,函式在處取得極小值.

2 求函式在區域上的最大值和最小值.

分析這是多元函式求最值的問題.只需要求出函式在區域內可能的極值點及在區域邊界上的最大值和最小值點,比較其函式值即可.

解由,解得,,且.

在邊界上,

,它在上最大值和最小值分別為1和;

同理,在邊界上有相同的結果.

在邊界上,

,在上最大值和最小值為1和;

同理,在邊界上有相同的結果.

綜上所述,函式在區域上的最大值和最小值分別為

注求多元連續函式在有界閉區域上的最大值和最小值時,求出可能的極值點後,並不需要判別它是否為極值點.另外,求函式在邊界上的最大值和最小值時,一般是將問題化為一元函式的最值問題或用其他方法,比如用條件極值的方法或不等式的技巧.

3(04研) 設是由確定的函式,求的極值點和極值.

分析本題考查由方程確定的隱函式的極值問題,應先求出駐點.再求出二階偏導數,利用充分條件判定是否為極值點.

解因為,所以方程兩邊分別對與求偏導,得

令,解之得即.

將,代入可得或 ,

即點與點是可能的極值點,下面判定是否為極值點.

在(1)式兩邊對求偏導,得

,在(1)式兩邊對求偏導,得

,在(2)式兩邊對求偏導,得,所以

.故,又,從而點是的極小值點,且極小值為

.類似地由

.故,又,所以點是的極大值點,且極大值為.

綜上所述,點是的極小值點,且極小值為;點是的極大值點,且極大值為.

4 求函式在條件(其中)下的條件極值.

分析條件極值問題可考慮將其轉化為無條件極值,或用拉格朗日乘法來求.

解法1 將代入函式,得,

於是由解得,則

所以,當時,函式取得極大值,且極大值為

解法2 令,於是由

解得,即為可能的極值點,將代入函式,得, 則為可能的極值點,餘下解法同解法1,求出.知

時,函式取得極大值.

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