二元函数最大值最小值
初中数学最值问题解题技巧
初中数学最值问题解题技巧初中数学最值问题是学习中数学的重要内容，也是考试中经常要求考生解决的问题，解决初中数学最值问题，需要考生熟悉相关的知识点，并具备一定的解题技巧。
一、基本概念初中数学最值问题是指在给定的条件下，求出函数的最大值或最小值。
在初中数学中，常见的函数有一元函数、二元函数、三元函数等，最值问题可以分为一元函数最值问题、二元函数最值问题、三元函数最值问题等。
二、一元函数最值问题1、求函数的极值解：首先，要确定函数的极值，需要求出函数的导数，然后求出函数的极值点。
2、求函数的最大值和最小值解：在函数的域范围内，可以通过求函数的极值点，确定函数的最大值和最小值，或者在域范围内求函数的极大值和极小值。
三、二元函数最值问题1、求函数的极值解：二元函数最值问题，首先要求函数的偏导数，然后求出函数的极值点。
2、求函数的最大值和最小值解：在函数的域范围内，可以通过求函数的极值点，确定函数的最大值和最小值，或者在域范围内求函数的极大值和极小值。
四、三元函数最值问题1、求函数的极值解：三元函数最值问题，要求出函数的偏导数，然后求出函数的极值点。
2、求函数的最大值和最小值解：在函数的域范围内，可以通过求函数的极值点，确定函数的最大值和最小值，或者在域范围内求函数的极大值和极小值。
五、解题技巧1、熟悉最值问题的基本概念，了解一元、二元、三元函数的极值求法。
2、在求解最值问题时，要注意函数的定义域，以确定函数的最大值和最小值。
3、求解最值问题，应充分利用函数的性质，比如函数的单调性、增函数、减函数等。
4、要注意函数的变化，以确定极值点，以及函数在极值点上的变化趋势。
总结以上就是初中数学最值问题的解题技巧，初中数学最值问题是学习数学的重要内容，考生在解决最值问题时，应该多积累知识点，多掌握解题技巧，从而更好的解决最值问题。
二元函数极值
二元函数的极值与最值问题
⼆元函数的极值与最值问题
⽬录
写在最前
对于形如z=f(x,y)的函数，求解极值的通法⼀般有两种：
偏导数法
⼆元全微分法
由于偏导数法操作简单，下⾯仅介绍这种⽅法
⼆元函数极值点
Ops:只想知道最值的可以跳过这⼀节。
我们以驻点为圆⼼在xy平⾯上做⼀个圆（就如同在⼀元函数y=f(x)驻点附近找⼀段区间），若当半径⾜够⼩时，f(x0,y0)是该圆形区域的最⼤值或最⼩值， 那么该驻点就是极⼤值点或极⼩值点。
与⼀元函数类似，驻点不⼀点是极值点。
那么我们如何判断极点呢？
⼀个⽐较常规的想法是，让f x在x=x0的两边异号，让f y在y=y0的两边异号，借此来判断函数的极值点。
但有⼀个很明显的错误：
类⽐地理中的鞍部，这个点被称作鞍点。
那么，该怎么做呢，数学家想到了⼀种⽅法——⼆阶偏导法。
令
A=f xx(x0,y0),B=f xy(x0,y0),C=f yy(x0,y0)
则有
A×C−B2>0且A>0==>极⼩值
A×C−B2>0且A<0==>极⼤值
A×C−B2<0==>鞍点
A×C−B2==0==>⽆法确定
⼆元函数最值
最值问题和极值问题相⽐，最⼤的区别就是最值问题可以通过⽐较各点的值来计算。
我们可以通过求出所有极值点甚⾄⾮极值点的值来得出最终的答案。
既然如此，我们可以求出所有可能的点（各偏导等于零的点）并计算得到最终答案。
二元函数的极值问题
摘要本文主要讨论了二元函数的极值问题，不仅介绍了二元函数极值方面的有关概念和定理，还给出了这些定理的证明，并举出了二元函数极值方面的几个理论问题，特别地对极值判别式进行了推广和求解条件极值的拉格朗日乘数法进行了一般化改进.本文以高教版数学分析教材为出发点，在讨论的过程中重温了书本上的定理，更对书中的定理进行升华，使定理能够更好解决实际问题，进而运用的更加广泛.关键词:二元函数；极大值；极小值AbstractThe extremum of function of two variables is expounded in this thesis. Not only are some relevant ideas and definitions are presented in this thesis, but also the relative proof to them. Furthermore, it exhibits several theoretical problems of the extremum of function of two variables as well. Particularly, it expands the discriminant of the extremum and generally improves Lagrangian Multiplier that is to find a minimum or a maximum of a function. On one hand, based on the teaching material of Advanced Mathematics, the thesis reviews the definitions in the textbook throughout the procedure of specification. On the other hand, it sublimates these definitions so that we can solve the practical issues better and use them more widely.Key words：function of two variables；maximun value; minimum value摘要 (I)Abstract ................................................................... I I 目录 ...................................................................... I II 1引言.. (1)2二元函数极值问题的相关概念 (1)2.1二元函数定义 (1)2.2二元函数及其极大极小值的定义 (2)3二元函数的极值问题 (2)3.1二元函数极值存在的必要条件 (2)3.2二元函数极值存在的充分条件 (3)3.3求二元函数极值的步骤 (5)4特殊情况下二元函数极值 (6)5条件极值问题 (8)5.1代入法 (9)5.2拉格朗日(Lagrange)乘数法 (9)6总结 (13)参考文献 (14)函数极值问题是一个非常普通的数学问题，是经典微积分学最成功的应用，不仅在实际问题中占有重要地位，而且也是函数性态的一个重要特征.在一元函数中，可以利用函数的导数求得函数的极值，从而进一步解决一些有关最大，最小值应用问题.同样利用偏导数，也可以解决二元函数的极值问题.2二元函数极值问题的相关概念2.1二元函数定义定义 1 设平面点集D 包含于2R ,若按照某对应法则f ,D 中每一点),(y x P 都有唯一确定的实数z 与之对应,则称f 为在D 上的二元函数.记作,D :R f → （1） 且称D 为f 的定义域；P 对应的z 为f 在点P 的函数值,记作),(y x f z =或)(P f z =；全体函数值的集合称为f 的值域,记作R f ⊂(D).通常还把P 的坐标x 与y 称为自变量，而把z 称为因变量.当把D y x ∈),(和它所有的函数值),(y x f z =一起组成三维数据组()z y x ,,时，三维欧氏空间3R 中的点集}{3)y ,(),,(|),,(R D x y x f z z y x S ⊂∈==便是二元函数f 的图像.通常),(y x f z =的图象是一空间曲面，f 的定义域D 便是该曲面在xOy 平面上的投影.为了方便起见，我们把(1)式所确定的二元函数也记作),(y x f z =, D y x ∈),(,或 )(P f z =，D P ∈,且当它的定义域D 不会被误解的情况下，也简单的说“函数),(y x f z =”或“函数f ”.2.2二元函数及其极大极小值的定义定义 2 设函数f 在点),(000y x P 的某领域)(0P U 内有定义，若对于任何点)(),(0P U y x P ∈,成立不等式)()(0P f P f ≥(或)()(0P f P f ≤)，则称函数f 是在点0P 取得极小值（或极大值），点0P 称为f 的极小（极大）值点.极大值、极小值统称极值，极大值点、极小值点统称极值点.注意：这里所讨论的极值点只限于定义域的内点.例如，设2223),(y x y x f +=，221),(y x y x g --=，xy y x h 2),(=.由定义直接知道，坐标原点)0,0(是f 的极小值点，是g 的极大值点，但不是h 的极值点.这是因为对于任何点),(y x ,恒有0)0,0(),(=≥f y x f ；对任意{}1y x |x,y x,y 22≤+∈)()(，恒有1)0,0(),(=≤g y x g ;而对于函数h ，在原点的任意小邻域内，既含有使0),(>y x h 的第一、三象限中的点，又含有使0),(<y x h 的第二、四象限中的点，所以0)0,0(=h 既不是极大值又不是极小值.由定义可见，若f 在点),(00y x 取得极值，刚当固定0y y =时，一元函数),(0y x f 必定在0x x =取得相同的极值.同理，一元函数),(0y x f 必定在0y y =也取得相同的极值. 那么一般情况下如何求二元函数的极值呢？仿照一元函数的极值的讨论，我们得到二元函数极值存在的必要条件如下.3二元函数的极值问题3.1二元函数极值存在的必要条件定理 1 若函数f 在点),(000y x P 处存在偏导数，且函数在该点取得极值，则有0),(),(0000==y x f y x f y x .证明 因为点),(00y x 是函数),(y x f 的极值点，若固定),(y x f 中的变量0y y =，则),(0y x f z =是一个一元函数且在0x x =处取得极值，由一元函数极值的必要条件知0),(00=y x f x ，同理有0),(00=y x f y .反之，凡是满足方程组⎩⎨⎧==0),(0),(y x f y x f y x 的点),(00y x 称为函数),(y x f z =的驻点．定理说明，只要函数),(y x f z =的两个偏导数存在，那么它的极值点一定是驻点，反过来，驻点是不是一定为极值点呢？例如，函数22y x z +-=，在点()0,0处的两个偏导数为0，即()0,0是驻点，但在()0,0的任一邻域内函数既有正值也有负值，所以()0,0不是极值点，即驻点不一定是极值点.另外，极值点也可能是偏导数不存在的点.比如，上半锥面22y x z +=在点()0,0的偏导数不存在，但()0,0是函数的极小值点，函数极小值为0.3.2二元函数极值存在的充分条件判断二元函数),(y x f 在),(000y x P 取得极值的充分条件，我们假定函数f 有二阶连续偏导数，并记0f p =⎢⎣⎡)()(00P f P f yx xx ⎥⎥⎦⎤)()(00xy P f P f yy =⎢⎣⎡yx xx f f 0xy P yy f f ⎥⎥⎦⎤, 称它为f 在),(000y x P 的黑塞矩阵.定义3 若函数f 在点),(000y x P 的某邻域)(0P U 具有直到1+n 阶的连续偏导数，则对)(0P U 内任一点),(00k y h x ++，存在相应的)1,0(∈θ，使得).,()()!1(1),()(!1),()(!21),()(),(),(00100002000000k y h x f y k x h n y x f yk x h n y x f y k x h y x f yk x h y x f k y h x f n n θθ++∂∂+∂∂++∂∂+∂∂+⋯+∂∂+∂∂+∂∂+∂∂+=+++ (2)式称为二元函数f 在点0P 的泰勒公式，其中i m i i m i mm i i m m k h y x f y x C y x f y k x h --=∂∂∂=∂∂+∂∂∑),(),()(00000. 定理2 （极值充分条件）设二元函数f 在点),(000y x P 的某邻域)(0P U 具有二阶连续偏（2）导数，且0P 为f 的稳定点，则当)(0P H f 为正定矩阵时，此函数f 在0P 有极小值；当)(0P H f 为负定矩阵时，在0P 有极大值；当)(0P H f 为不定矩阵时，在0P 不取极值. 证明 由f 在0P 的二阶泰勒公式，并注意到条件0)()(00==P f P f y x ，有)(),)((),(21),(),(22000y x y x P H y x y x f y x f T f ∆+∆ο+∆∆∆∆=-. 由于)(0P H f 正定，所以对任何)0,0(),(≠∆∆y x 恒使二次型0),)((),(),(0>∆∆∆∆=∆∆T f y x P H y x y x Q .因此存在一个与y x ∆∆,无关的正数q ，使得)(2),(22y x q y x Q ∆+∆≥∆∆.则对于充分小的0()U P 只要),(y x ∈0()U P ，就有0))1()(,()(),(),(),(22222200≥ο+∆∆=∆+∆ο+∆∆≥-q y x y x y x q y x f y x f ，即f 在),(000y x P 取极小值.同理可证)(0P H f 为负定矩阵时，f 在),(000y x P 取极大值.最后，当)(0P H f 不定时，f 在0P 不取极值.假设f 取极值（因为不失一般性，所以我们不妨设为取极大值），对任何过0P 的直线x t x x ∆+=0，y t y y ∆+=0，)(),(),(00t y t y x t x f y x f φ=∆+∆+=在0t 也取极大值.由一元函数取极值的充分条件，0)0(>''φ是不可能的（否则φ在0t 将取极小值），故0)0(≤''φ.而又有 y x yf xf t ∆+∆=φ')(，22)(2)()(y f yf x x f t yy xy xx ∆+∆∆+∆=φ''，T f y x P H y x ),)((),()0(0∆∆∆∆=''φ，这表明)(0P H f 为负半定的.同理，f 倘若取极小值，则将导致)(0P H f 为正半定.也就是说，当f 在0P 取极值时，)(0P H f 必须是正半定或负半定，但这与)(0P H f 不定相矛盾.证毕.若函数f 如定理2所设，设0P 是f 的稳定点，则我们可以将定理2写成如下比较实用的形式：①当0)(0>P f xx ，0))((02>-P f f f xy yy xx 时，f 在点0P 取得极小值； ②当0)(0<P f xx ，0))((02>-P f f f xy yy xx 时，f 在点0P 取得极大值； ③当0))((02<-P f f f xy yy xx 时，f 在点0P 不能取得极值；④当0))((02=-P f f f xy yy xx 时，不能肯定f 在点0P 是否取得极值.3.3求二元函数极值的步骤第一步，首先求出偏导数x f ，y f ，xx f ，yy f ，xy f ；第二步，然后解方程组⎩⎨⎧==00yx f f 求出驻点P ；第三步，求出二元函数在驻点P 处)(P f xx 、)(P f yy 、)(P f xy 的值及))((2P f f f xy yy xx -的符号，再根据定理2判定出极值点；第四步，求出二元函数的极大值或者极小值.例1 求),(y x f y x y xy x +-+-222的极值点.解 由方程组 ⎩⎨⎧=+-==--=012022x y f y x f yx 得f 的稳定点为)0,1(0P ，由于02)(0>=P f xx ,2)(0=P f yy ,1)(0-=P f xy ，03))((02>=-P f f f xy yy xx ,故f 在0P 取极小值1)0,1(-=f .又因为f 处处可微，所以0P 为f 的惟一极值点.例2 求xy y x z 333-+=的极值.解 由方程组⎪⎩⎪⎨⎧=-==-=03303322x y f y x f y x 得f 的稳定点为)1,1(1P 、)0,0(2P ，由于x f xx 6=、y f yy 6=、3-=xy f ，所以027))((12>=-P f f f xy yy xx .故f 在1P 取极小值1)1,1(-=f .又因为 09))((22<-=-P f f f xy yy xx ，所以2P 不是f 的极值点.例3 讨论),(y x f =62+-xy y 是否存在极值点.解 由方程组 ⎩⎨⎧=-==-=020x y f y f yx 得稳定点为原点)0,0(0P .又01))((02<-=-P f f f xy yy xx ,故原点不是f 的极值点.又因为f 在定义域内处处存在偏导数，所以f 没有极值点.例4 讨论)2)((),(22y x y x y x f --=在原点是否取得极值.解 容易验证原点为其稳定点，但在原点02=-xy yy xx f f f ,所以无法判定f 在原点是否取得极值.但是，我们又很容易发现，当222y x y <<时，),(y x f 0；当22y x >或2y x <时，),(y x f 0.所以函数f 不可能在原点取得极值.4特殊情况下二元函数极值对于一个二元函数来说，当),(000y x P 为稳定点，判别式0))((02≠-=P f f f M xy yy xx 时，可以判定f 在点0P 取得极小值、极大值或不能取得极值.但是，在判别式为零的时候，就没有肯定的答案了，下面我们就来讨论一下判别式为零时的情形.根据极值的定义可知，要判定),(000y x P 是否为极值点，只要判定),(y x P 在),(000y x P 的某邻域0()U P 内变化时，),(),(00y x f y x f f -=∆是否保持定号，并由此来判断.假设f 的所有二阶偏导数连续，则可以利用泰勒公式来讨论f ∆的符号.定理3 设点),(000y x P 是二元函数),(y x f 的稳定点，0===xy yy xx f f f ，若),(y x f 在0P 的某邻域内具有三阶连续偏导数，且至少有一个不为零时，则f 在0P 无极值.证明 由所给的泰勒展开式有),(),(][61),(),(3300300y x y x f yf k x f h y x f y x f ∆+∆ο+∂∂-∂∂=- 其中00,y y k x x h -=-=，而)(33y x ∆+∆ο为当),(),(00y x y x →时f 的无穷小量.所以，对于0P 的充分小的邻域0()U P ，只要当)(),(0P U y x ∈时，就能保证),(][61003y x f yf k x f h ∂∂-∂∂与),(),(00y x f y x f - 同号.这是因为),(][61003y x f yf k x f h ∂∂-∂∂ ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂∂+∂∂∂+∂∂=30033200322003230033),(),(3),(3),(61y y x f k y x y x f hk y x y x f k h x y x f h ， 若),(y x f 在0P 的某邻域内三阶连续偏导数至少有一个不为零，即0),(),(),(),(23003220032200323003≠⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂∂+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂∂+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂y y x f y x y x f y x y x f x y x f ， 我们来分情况讨论1若0)(033≠∂∂P xf 时，取00,y y x x h =-=，则 当0x x >时，0>h 则03>h ；当0x x <时，0<h 则30h ； 从而)(0333P x f h ∂∂的符号是不确定的.即当0)(033≠∂∂P xf 时，f 在0P 无极值. 2若0)(033≠∂∂P yf 时，取00,y y k x x -==，同理可得f 在0P 无极值.3若0)(033=∂∂P x f ，0)(033=∂∂P y f ，则0)(023≠∂∂∂P y x f ，或0)(023≠∂∂∂P yx f.不妨设0)(023≠∂∂∂P yx f，此时 ]),(),([21),(),(2003200300y x y x f k y x y x f h y x f y x f ∂∂∂+∂∂∂=-，取0>k 充分小,使得20032003),(),(yx y x f k y x y x f h ∂∂∂>∂∂∂，则),(),(00y x f y x f -的符号是由yx y x f k h ∂∂∂20032),(决定.从而k 取正负号时导致),(),(00y x f y x f -在),(00y x 的任意小邻域可取正可取负.因此，),(),(00y x f y x f -的符号不确定.即当0)(033=∂∂P x f ，0)(033=∂∂P yf，而0)(023≠∂∂∂P y x f 时，f 在0P 无极值.在0)(023≠∂∂∂P yx f时，同理可得f 在0P 无极值. 综上，定理得证.例5 讨论函数323532),(y xy x y x f +-=在原点是否有极值.解 函数),(y x f 在原点处的一，二阶偏导数0=====yy xy xx y x f f f f f ，而0123≠=x f ，由定理3可得，函数),(y x f 在原点不取极值.5条件极值问题在大量二元函数取极值的问题中，有一类问题是经常碰到的，即所谓求函数“条件极值”的问题.例如，要设计一个容量为V 的长方形开口容器，那么，当容器的长，宽，高各等于多少时，其表面积最小？为了解决上面这个问题，我们不妨设容器的长、宽、高分别为c b a 、、,则该容器表的面积为ac bc ab c b a S 22),,(++=.由此不难看出，上述表面积函数S 的自变量c b a 、、,不仅要符合定义域的要求0,0,0>>>c b a ，而且还须满足条件abc V =.像上面这类附有约束条件的极值问题，称为条件极值问题（不带约束条件的极值问题不妨称为无条件极值问题）.一般地，求二元函数的条件极值，在讨论二元函数),(y x f z =在约束条件0),(=y x g 下的极值问题时，我们主要使用下面两个方法.5.1代入法在约束条件0),(=y x g 中，如果能解x (或y ), 即)(y x ϕ=(或)(x y ϕ=),将它代入),(y x f z =中，那么)),((y y f z ϕ=（或))(,(x x f z ϕ=），这样就把二元函数),(y x f z =在约束条件0),(=y x g 下的极值问题，转化为求一元函数)),((y y f z ϕ=（或))(,(x x f z ϕ=）的极值问题了，而一元函数的极值问题已经在微积分中得到圆满解决.例5 求xy z =在约束条件1=+y x 的极值.解 由约束条件x y -=1代入z 中，得到2)1(x x x x z -=-=，令021x =-='x z ，解得21=x ， 又因为02xx<-=''z ，所以21=x 为极大值点. 故函数z 的极大值为41)21,21(=z .5.2拉格朗日(Lagrange)乘数法在某些情况下，要想在约束条件0),(=y x g 中解出x (或y )不总是可能的,下面我们介绍一种不直接依赖消元而求解条件极值问题的有效方法:(1)引入辅助变量λ和辅助函数),(),(),,(y x g y x f y x L λλ+=；（2）求出),,(λy x L 对λ,,y x 的一阶偏导数，并令它们都为零，然后联立组成方程组即：⎪⎩⎪⎨⎧===+==+=0),(),,(0),(),(),,(0),(),(),,(y x g y x L y x g y x f y x L y x g y x f y x L y y y x x x λλλλλλ 解上面这个方程组，得出解),(i i y x )2,1(⋯⋯=i ，都是),(y x f z =在约束条件0),(=y x g 下的驻点，这是因为由(3)和(4)得),(),(),(),(y x g y x f y x g y x f yy x x '-=''-='λλ由(6)和(7)得(3) (4) (5)(6)(7)0),(),(),(),(='''-'y x g y x g y x f y x f y x y x 再由(5)得0),(),(=''+'x y x y y x g y x g所以有),(),(y x g y x g y y x x ''-=' 于是0),(),(=''+'x y x y y x f y x f这样我们就容易得到0),(),(=''+'='x y x x y y x f y x f z所以说),(i i y x )2,1(⋯⋯=i 都是),(y x f z =在约束条件0),(=y x g 下的驻点.这里需要说明一点，如果在实际问题中，能判定函数),(y x f z =在约束条件0),(=y x g 下只有一个极大值或极小值，并且上面的方程组也只有惟一的解),(00y x ，那么点),(00y x 就是极大值或极小值.当然,在不能判定的情况下，我们还要继续下面的步骤；（3）为了判断),(i i y x )2,1(⋯⋯=i 是否是极值点，我们设),(y x f z =有连续的一阶、二阶偏导数，y 对x 的一阶、二阶导数存在，那么xx y x x yy yx xy xx xx y y x f y y y x f y x f y x f y x f z '''+''''+''+''+''=''),(]),(),(),([),(由一元函数极值的第二判别法得①当0),(<''i i xx y x z 时，),(y x f z =在约束条件0),(=y x g 下有极大值),(i i y x f z =； ②当0),(>''i i xx y x z 时，),(y x f z =在约束条件0),(=y x g 下有极小值),(i i y x f z =.上面这种方法就是拉格朗日乘数法，辅助函数L 称为拉格朗日函数，辅助变量λ称为拉格朗日乘数.这个方法虽然看起来很烦琐，但是它很好的解决了代入法的不足之处，在解决二元函数条件极值问题方面应用非常广泛.现在我们就用拉格朗日乘数法来重新求xy z =在约束条件1=+y x 的极值.引入辅助变量λ和辅助函数)1(),(),(),,(-++=+=y x xy y x g y x f y x L λλλ；然后求出),,(λy x L 对λ,,y x 的一阶偏导数，并令它们都为零组成方程组,即⎪⎩⎪⎨⎧=-+=+==+=010),,(0),,(y y x x y x L y y x L x λλλλ 解方程组得唯一驻点)21,21(，由于当±∞→x 时，∞→ y ，故-∞→=xy z ，则函数z 必在此处取得极大值41)21,21(=z .当然，我们还可以用步骤三去判断)21,21(是否是极值点.很容易求得y y x f x ='),(、x y x f y ='),(、0),(=''y x f xx、1),(),(=''=''y x f y x f yx xy 、0),(=''y x f yy 、1-='x y 、0=''xx y ，所以，02),(]),(),(),([),()21,21(<-='''+''''+''+''+''=''xx y x x yy yx xy xx xx y y x f y y y x f y x f y x f y x f z ， 故xy z =在点)21,21(取得极大值41)21,21(=z .例6 求函数y x y x f z +==),(在条件222=+y x 下的极值.解 引入辅助变量λ和辅助函数)2(),,(22-+++=y x y x y x L λλ求出),,(λy x L 对λ,,y x 的一阶偏导数，并令它们都为零组成方程组,即⎪⎩⎪⎨⎧=+=+==+=2021),,(021),,(22y x y y x L x y x L y x λλλλ 解方程组得到两个驻点()11，和()11--，.又有， 1),(),(='='y x f y x f y x ,0),(),(=''=''y x f y x f yy xx,0),(),(=''=''y x f y x f yx xy ,yxy x -=',3322222yy x y y yx x y yy x y y xxx -=+-=+-='--=''，所以， 02),(]),(),(),([),()1,1(<-='''+''''+''+''+''=''xx y x x yy yx xy xx xx y y x f y y y x f y x f y x f y x f z那么，函数),(y x f z =在点()11，取得极大值2)1,1(=z ； 又因为02),(]),(),(),([),()1,1(>='''+''''+''+''+''=--''xx y x x yy yx xy xx xx y y x f y y y x f y x f y x f y x f z那么，函数),(y x f z =在点()11--，取得极小值2)1,1(-=--z .例7 求函数22),(y x y x f z +==在条件04=-+y x 下的极值.解: 引入辅助变量λ和辅助函数)1(),,(22-+++=y x y x y x L λλ求出),,(λy x L 对λ,,y x 的一阶偏导数，并令它们都为零组成方程组即：⎪⎩⎪⎨⎧=-+=+==+=0402),,(02),,(y x y y x L x y x L y x λλλλ 解方程组得到惟一的驻点)2,2(.又有x y x f x 2),(='，y y x f y 2),(='，2),(=''y x f xx ，0),(),(=''=''y x f y x f yx xy ，2),(=''y x f yy ，1-='x y ，0=''xx y ，所以，04),(]),(),(),([),()2,2(>='''+''''+''+''+''=''xx y x x yy yx xy xx xx y y x f y y y x f y x f y x f y x f z那么，函数),(y x f z =在点)2,2(取得极大值8)2,2(=xx z .6总结本文主要讨论数学分析中二元函数的极值问题.把一元函数的极值问题推广到多元函数的情形，得到了一些新的结果，并给出了一些未推广前不能求解，而利用推广后的结论可以求解的例子.本文先证明稳定点为极值点的充分条件，并给出其判别式，再分析判别式为零的情形，来解决与此相关的数学问题.参考文献[1] 华东师范大学数学系.数学分析（下册 第三版）[M].北京：高等教育出版社，2003. [2] 刘玉琏等.数学分析讲义（下册 第四版）[M].北京：高等教育出版社，2003. [3]万淑香．二元函数的极值问题[J]．鸡西大学学报，2007，4：75-76．[4]柴文祥等. 二元函数极值判别的一点注记[J].牡丹江师范学院学报，2011，4：3-4 [5]刘连褔.02=-=∆AC B 时二元函数极值问题讨论[J]. 廊坊师范学院学报，2010,10:16-17.[6]刘晓俊. 二元函数求条件极值的方法[J]. 金融教学与研究，1994，3：57-59.。
6.6 二元函数的极值
对于 U ( P0 )内的任意点 ( x , y ), 若恒有不等式
0
z 3x 2 4 y 2 在点 (0,0) 处取得极小值. z 2 ( x2 y 2 ) 在点 (0,0)处取得极大值. z y 2 x 2 1 在点 (0,0)既不取得极大值也不取得极小值.
在点 0,4 处， f xx 0 , f xy 24 , f yy 0 ，
AC B 2 242 0 ，所以 f 0,4 不是极值；
在点 3,2 处， f xx 8 , f xy 0 , f yy 18，
AC B 2 8 18 0 ，又 A 0 ，所以函数有
2 2 求函数 f x, y 6 x x 4 y y 的极值． 例2
解 函数的定义域为整个 xOy 面； 2 2 f x 6 2x4 y y f y 6x x 4 2 y
fx 0 由 得： 0,0 、 0,4 、 3,2 、 6,0 、 6,4 fy 0
极大值 f 3,2 36 ；
在点 6,0 处， f xx 0 , f xy 24 , f yy 0 ，
AC B 2 242 0 ，所以 f 6,0 不是极值；
在点 6,4 处， f xx 0 , f xy 24 , f yy 0 ，
AC B 2 242 0 ，所以 f 6,4 不是极值．
(3).若 B2
AC 0 ,
情况不定.
注意：
结论(1)中的 A 换为 C 结论不变。
例1. 求函数 解:
f ( x, y) x3 y 3 3x2 3 y 2 9 x
高等数学(下) 第3版课件-多元函数的极值
y2
0, 0,
因为 x 0, y 0，解方程组，得 x y 3 2a ，代
入 z a3 中，得 z 3 2 a ，于是驻点惟一，所以当长方
xy
2
体容器的长与宽取 3
3
2am ，高取
2 am时，所需的材料
2
最省．
例 7 某工厂生产两种产品甲与乙，出售单价分别为 10 元与 9 元，生产 x单位的产品甲与 y 单位的产品乙总费用 是400 2x 3y 0.01(3x2 xy 3y2 )元,求取得最大利润时，
大值与极小值统称为极值，使函数获得极值的点 P0(x0, y0) 称 为极值点．
例 1 函数 f (x, y) x2 y2 在点(0,0) 取得极小值 0 ，因
为当 x 0, y 0时: f (x, y) x2 y2 0 f (0, 0) ， 这一函数的图形就是下页左图中的曲面，在此曲面上 (0, 0, 0)
是极值点，需另行判断.
例 4 求函数 z x3 y3 3xy的极值．
解 设 f (x, y) x3 y3 3xy．
则 fx (x, y) 3x2 3y ，
f y (x, y) 3y2 3x,
解方程组
3x2 3y 0,
3 y
2
3x
0,
得函数的驻点为(0,0) ，(1,1) ．
两种产品的产量各多少?
解 设 L(x, y)表示产品甲与乙分别生产 x与 y 单位
时所得的总利润．因为总利润等于总收入减去总费用，所以
L(x, y) (10x 9 y) [400 2x 3y 0.01(3x2 xy 3y2 )]
8x 6 y 0.01(3x2 xy 3y2 ) 400,
Fx Fy
二元函数的极限与偏导数
二元函数的极限与偏导数二元函数是指含有两个自变量的函数，常用形式为f(x,y)。
在数学中，研究二元函数的极限与偏导数是非常重要的，因为它们帮助我们理解函数在特定点上的变化规律和趋势。
一、二元函数的极限对于一个二元函数f(x,y)，当自变量(x,y)的取值逐渐靠近某一点P(x0,y0)时，如果不论自变量的趋近方式如何，函数值f(x,y)都趋近于某个常数L，那么我们说函数f(x,y)在点P(x0,y0)处的极限存在，并用极限符号表示为：lim (x,y)->(x0,y0) f(x,y) = L其中，(x,y)表示自变量的取值，(x0,y0)表示点P的坐标，L表示函数f(x,y)在点P处的极限值。
要求回复内容需准确说明二元函数的极限的定义和表示形式。
还可以通过举例的方式帮助读者理解。
二、偏导数偏导数是指在二元函数中，对于其中一个自变量的变化率的描述。
偏导数可以理解为将二元函数关于某一个自变量求导，而将其他自变量当作常数对待。
对于二元函数f(x,y)，它关于自变量x的偏导数表示为∂f/∂x，关于自变量y的偏导数表示为∂f/∂y。
求偏导数时，将除自变量x（或y）外的变量当作常数来对自变量x（或y）求导。
对于多元函数，偏导数可以表示函数在某一方向上的变化率。
要求回复内容需准确说明偏导数的定义和表示形式。
可以通过具体的示例来展示偏导数的计算过程。
三、应用二元函数的极限与偏导数在数学中有着广泛的应用。
以下举几个例子说明其应用：1. 最优化问题：极限与偏导数可以帮助我们找到函数在某点上的最大值或最小值，从而解决最优化问题。
在经济学、物理学等领域的边界分析和最优化模型中发挥着重要作用。
2. 渐近线与切线：通过研究函数在某点处的偏导数可以求出函数的切线方程。
切线有着重要的几何和物理意义，可以帮助我们了解函数曲线的局部特性。
3. 隐函数：极限与偏导数可以帮助我们解决隐函数问题。
当函数关系以隐式形式给出时，可以通过求偏导数得到一些与自变量有关的信息。
二元函数的极值
一、二元函数的极值 二、最值应用问题
第八章
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一、 多元函数的极值
定义: 定义 若函数 的某邻域内有
则称函数在该点取得极大值(极小值). 极大值和极小值 统称为极值, 使函数取得极值的点称为极值点. 例如 : 在点 (0,0) 有极小值; 在点 (0,0) 有极大值; 在点 (0,0) 无极值.
因此 为极小值.
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二、最值应用问题
依据 函数 f 在闭域上连续 函数 f 在闭域上可达到最值
驻点 最值可疑点 边界上的最值点
特别, 只有一个极值点P 时, 特别 当区域内部最值存在, 且只有一个 只有一个
f (P) 为极小(大) 值
f (P) 为最小(大)值
的极值.
B
C
f xx (x, y) = 6x + 6, f xy (x, y) = 0, f yy (x, y) = −6y + 6
A
在点(1,0) 处
AC −B2 =12×6 > 0, A > 0,
为极小值;
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在点(1,2) 处
AC −B2 =12×(−6) < 0,
解得:
3 由题意知,最大值在定义域D 内达到,而在域D 内只有
α = = 60 , x = 8 (cm)
π
一个驻点, 故此点即为所求.
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内容小结
1. 函数的极值问题 第一步 利用必要条件在定义域内找驻点. 如对二元函数 z = f (x, y), 即解方程组
第八章 二元函数的极值
x = 120, y = 80
L(120,80) = 320
微积分
x+ y 的最大值和最小值. 例 5 求z = 2 的最大值和最小值 2 x + y +1
且f (2,1) = 4,
y
得区域 D 内唯一驻点( 2,1),
边界上的最值， 再求 f ( x , y ) 在 D 边界上的最值，
边 在 界x = 0和y = 0上f ( x, y) = 0,
在 界x + y = 6上 即y = 6 − x 边 ，
o
x+ y=6
x
于是 f ( x , y ) = x ( 6 − x )( −2) , 由 f x = 4 x ( x − 6) + 2 x 2 = 0 , ′
微积分
代入原方程, 将 P (1,−1) 代入原方程
1 故 B − AC = − 0 ( z ≠ 2), 2 < (2 − z ) 代入原方程, 将 P (1, − 1) 代入原方程 有 z1 = − 2, z 2 = 6 ,
2
1 ′ A = z ′xx | P = , 2− z
1 ′ ′ B = z ′xy | P = 0, C = z ′yy | P = , 2− z
3、多元函数的最值
与一元函数相类似， 与一元函数相类似，我们可以利用函数的 极值来求函数的最大值和最小值. 极值来求函数的最大值和最小值.
求最值的一般方法
上连续， 内可微且在 设 f ( x , y ) 在D上连续，D内可微且在 上连续 D内至多有有限个驻点 这时若 f ( x , y ) 内至多有有限个驻点,这时若 内至多有有限个驻点 内取得最值,则这个最值也一定是极值 在D内取得最值 则这个最值也一定是极值 内取得最值 故一般方法是
8.8二元函数的极值
D 的内点。若存在 p0 的某个领域U ( p0 ) ⊂ D ，使得对 的内点。
于该领域内异于 p0 的任何点 ( x , y )都有
f ( x , y ) < f ( x 0 , y0 )
则 称 函 数 f ( x , y ) 在 点 ( x 0 , y 0 ) 有 极 大 值 f ( x 0 , y0 ) 点
处是否取得极值的条件如下： 则 f ( x , y )在点 ( x0 , y0 ) 处是否取得极值的条件如下： （1 ） AC − B > 0 时具有极值， 时具有极值，
2
时有极大值， 时有极小值； 当 A < 0 时有极大值， 当 A > 0 时有极小值； 时没有极值； （2 ） AC − B 2 < 0 时没有极值； 时可能有极值,也可能没有极值， （3） AC − B = 0 时可能有极值,也可能没有极值，
例 2 某厂要用铁板做成一个体积为2m3的有盖长 方体水箱。问当长、 高各取怎样的尺寸时， 方体水箱。问当长、宽、高各取怎样的尺寸时， 才能使用料最省。 才能使用料最省。
解 设水箱的长为 xm ，宽为 ym ，则其高应
2 为 m 。 此水箱所用材料的面积 xy 2 2 2 2 A = 2( xy + y ⋅ + x ⋅ ) = 2( xy + + )( x > 0, y > 0) xy xy x y 2 2 Ay = 2( x − 2 ) = 0 x = 3 2 ,y = 3 2 Ax = 2( y − 2 ) = 0 y x 即 当 水 箱 长 为 3 2m 、 宽 为 3 2m 、 高 为
8.8 二元函数的极值 一、二元函数的极值 二、条件极值与拉格朗日乘数法
二元函数极值的几何意义
二元函数极值的几何意义摘要：1.二元函数极值的概念及判定条件2.二元函数极值的几何意义3.求二元函数极值的方法4.实例分析正文：一、二元函数极值的概念及判定条件二元函数极值是指在定义域内，函数在某一点取得最大值或最小值。
判定二元函数极值的条件有以下两种：1.二元函数的一阶导数等于零，即f_x = 0和f_y = 0同时成立。
2.二元函数的二阶导数小于零，即f_{xx} < 0和f_{yy} < 0同时成立。
二、二元函数极值的几何意义二元函数极值的几何意义在于，当二元函数在某一区域取得极值时，该区域内的函数值变化趋势会发生变化。
具体来说，如果函数在点（x0，y0）处取得极大值，那么在点（x0，y0）附近，函数值会随着x或y的增大而增大；如果函数在点（x0，y0）处取得极小值，那么在点（x0，y0）附近，函数值会随着x或y的增大而减小。
三、求二元函数极值的方法1.求一阶导数：对二元函数f(x, y)分别求关于x和y的一阶导数，得到f_x 和f_y。
2.求二阶导数：对一阶导数f_x和f_y分别求二阶导数，得到f_{xx}和f_{yy》。
3.判断极值：当f_x = 0且f_y = 0时，计算f_{xx}和f_{yy}的值。
若f_{xx} < 0且f_{yy} < 0，则点（x0，y0）为极大值点；若f_{xx} > 0且f_{yy} > 0，则点（x0，y0）为极小值点。
四、实例分析假设我们要求二元函数z = f(x, y) = x^2 + y^2 - 4x - 2y + 5在定义域内的极值。
1.求一阶导数：f_x = 2x - 4f_y = 2y - 22.求二阶导数：f_{xx} = 2f_{yy} = 23.判断极值：f_x = 0时，x = 2；f_y = 0时，y = 1；f_{xx} > 0且f_{yy} > 0，所以点（2，1）为极小值点。
通过以上分析，我们可以得出二元函数极值的几何意义以及求解方法。
二元函数开区域内唯一极值点
二元函数开区域内唯一极值点极值点是函数在某个区域内取得的最大值或最小值。
在二元函数中，我们可以通过求偏导数来找到极值点。
偏导数是多元函数在某个变量上求导时将其他变量视为常数的导数。
假设有一个二元函数f(x,y)，我们想要找到它在开区域D内的极值点。
首先，我们需要找到函数的偏导数f_x和f_y。
然后，我们需要解方程组f_x=0和f_y=0，求得极值点的候选值。
然而，这些候选值并不一定都是极值点。
为了确定哪些是真正的极值点，我们需要进一步进行判断。
一种方法是计算二阶偏导数，即求f_xx、f_xy和f_yy。
然后，我们可以利用二阶导数的符号来判断极值点的性质。
如果f_xx>0，且f_xy*f_xx-f_yy*f_xx>0，那么该点为极小值点；如果f_xx<0，且f_xy*f_xx-f_yy*f_xx>0，那么该点为极大值点。
如果f_xy*f_xx-f_yy*f_xx<0，则该点既不是极小值点也不是极大值点。
需要注意的是，以上的判断条件只适用于开区域内的极值点。
在闭区间的情况下，我们还需要考虑边界点和函数在边界上的取值情况。
这是因为在边界上，函数可能会取得更大或更小的值，而不是在内部取得极值。
我们还可以利用二元函数的图像来直观地判断极值点。
通过观察函数的等高线图或者三维图像，我们可以找到极值点所在的位置。
然而，这种方法只适用于简单的函数，对于复杂的函数往往不太实用。
总结一下，二元函数开区域内的极值点是通过求偏导数和解方程组来确定的。
然后，我们可以利用二阶偏导数的符号来判断极值点的性质。
此外，我们还可以通过观察函数的图像来找到极值点的位置。
极值点在数学和实际问题中都具有重要的意义。
它们可以帮助我们优化函数，找到最优解。
在经济学、物理学和工程学等领域，极值点的概念被广泛应用。
希望通过本文的介绍，读者对二元函数的极值点有了更深入的了解，能够更好地应用于实际问题中。
极值与最值
结合(1),(2)的 讨论可知，
f ( x, y)在x 4, y 0处取得最小值，且最小值为 16。
有唯一驻点(1,0)
yLeabharlann 2.A 2 0 B 1 C 2 0 B2 AC 1 4 3 0
3. B2 AC 0, A 0 (1,0)为极小值点。 且z极小值 1 2 1
例2. 求函数 解: 1.解
的极值.
得驻点: (1, 0) , (1, 2) , (–3, 0) , (–3, 2) .
函数 f 在有界闭域上可达到最值
最值可疑点
驻点及偏导数不存在的点 边界上的最值点
例3 求 f (x, y) 3x2 3y 2 x3 在 D {(x, y) | x2 y 2 16, x 0} 上的最小值.
解: (1)求出f (x, y)在D内的极小值可能点。
得驻点: (2, 0) , (0, 0)(舍去） 在点(2,0) 处f(2,0)=4
证明见 (P229) .
二元函数求极值的步骤:
1.解：zzxy
0 0
得驻点p1、p2、p3 pk。
2.求A, B,C 在pi处验证Di B2 AC的符号。
3.若Di 0,由A(C )的正负号判定pi为极大极小值点。
例1. 求函数
的极值.
解:
1.
z 2x y 2 0 x z x 2 y 1 0
(2)求出f (x, y)在D的边界{(x, y) x2 y 2 16, x 0}上的最小值 可能点
第五节 二元函数极值-精选文档
2
注意：
(1)中的A换为C结论不变。
4
例1. 求函数 解:
的极值. f ( x , y ) x y 3 x 3 y 9 x
3 3 2 2
2 2 , 0 f x 3 y 6y 0 f 3 x 6 x 9 y 1 , 0 ), ( 1 , 2 ), ( 3 , 0 ), ( 3 , 2 ) 得驻点: ( , f 0 fyy 6 y 6 f xx 6 x 6 xy
(x (x, y)0 fx ,y) 0 , fy
称为函数 zf(x ,y)的驻点.
同时成立的点,
2
注意
1）偏导数存在的极值点一定是驻点 2）函数的驻点不一定是极值点
点( 0 ,0 )是驻点 ，但不是 极值点 。 ,y)xy 例 f(x
3）函数的极值点也可能是偏导数不存在的点。 例
f( x, y) x
第五节 二元函数的极值
一. 二元函数的极值 定义4.7 设函数 zf( x ,y )在点 P(x0, y0)某邻域内有定义,
对于该邻域内任一点 ( x , y ) , 若恒有不等式
1 ). f ( x , y ) f ( x , y )则称该函数在点 P 处有极大值 f (x0, y0) 0 0
A 12 , B 0 , C 6
5
B2 AC 3 ,2 )31 72 0 A0 , 有极大值 f(
步骤：
求函数
zf(x ,y )极值的方法和步骤.
fy ( 1 ) 求 f x，
（2）求出驻点( x0 , y0 ) （3）求出在驻点( x0 , y0 )处对应的二阶偏导数值A,B,C
二元函数的最值问题
二元函数的最值问题因在高中数学教学的过程中经常会遇到求二元函数的最值问题，现对此类问题做简单研究，并做如下总结：一、消元法例1、已知12,0,0=+≥≥y x y x ，求232y x +的最小值解： 210021≤≤⇒≥-=y y x()243321232222+-=+-=+y y y y y x()43221441332min 2=+⨯-⨯=+∴y x变式1、若R y x ∈,，则此题还可用判别式法令223232y t x y x t -=⇒+=024324322=-+-⇒=+-∴t y y y y t()021216≥--=∆t()323232min 2=+∴≥∴y x t练习1、已知R y x ∈,，02322=-+-y xy x ，求y x +的最大值。
（111102） 二、基本不等式例2、已知40,0=+>>n m n m 且，求n m 11+的最小值解： ()n m n m n m +⎪⎭⎫⎝⎛+=+114111⎪⎭⎫⎝⎛+++=1141n m m n()12241=+≥当且仅当2==n m 时，取“=”例3、已知y x y x +=+求,222的最大值法一（链接不等式） 22222=+≤+y x y x 当且仅当1==y x 时，取“=”法二（参数方程） 设⎪⎩⎪⎨⎧==θθsin 2cos 2y x ， 则θθsin 2cos 2+=+y x⎪⎭⎫ ⎝⎛+=4sin 2πθ ()4,2max πθ==+∴此时y x法三（数形结合） 令y x z +=，则z x y +-=当直线与圆相切时，圆心到次直线的距离222±=∴==z z d()2max =+∴y x练习2、已知xy y x y x =+>>2,0,0且，求y x 2+的最小值。
（9）三、参数方程例4、已知R y x ∈,，且满足64222=++y xy x ，求224y x z +=的范围 解： ()12663222=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+∴=++y y x y y x 令⎪⎩⎪⎨⎧-==θθθcos 2sin 6cos 2x y ⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+=∴32c o s 48422πθy x z []12,4∈∴z四、整体换元例5、已知()c bx ax x f ++=2，对()()x f x f R x '≥∈∀,，求222c a b +的最大值 解： b ax c bx ax +≥++22()022≥-+-+∴b c x a b ax⎩⎨⎧≤+-+-=∆>∴04444022ab ac a ab b a04422≤-+∴ac a b2244a ac b -≤∴222222214444⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=+-≤+∴a c a c c a a ac c a b 令()042≥≥-=b c a a a ct 又 1≥∴≥∴t a c则2222144t t c a b +-≤+ 令0,1≥-=k t k ()222222422422411422-=+≤++=++=+-∴kk k k k t t 总结：解决二元函数最值问题的方法：1、消元法2、基本不等式、重要不等式、链接不等式3、判别式法（定义域为R ）4、数形结合（几何意义）5、参数方程（圆、椭圆）6、整体换元7、线性规划。
二元函数极小值
二元函数极小值函数在数学中是一个重要的基本概念，它将一个变量或变量集与另一个变量或变量集的关系表示出来。
此外，函数的变量可以是一个，也可以是多个。
二元函数是指，函数的变量只有两个的函数。
一个二元函数可以写成$f(x,y)$，其中$x$和$y$是变量。
当我们研究二元函数时，我们需要知道它的极小值。
极小值指的是函数取得最小值的点。
求二元函数的极小值可以通过微分的方法来解决。
这个问题有两个假设：函数是可导的；极小值是函数的局部极小值。
首先，在求解极小值时，需要求函数的偏导数。
设函数$f(x,y)$，其中$x$和$y$为变量，那么函数的偏导数分别为$frac {partialf}{partial x}$和$frac{partial f}{partial y}$，即$frac {partial f}{partial x}= frac{df}{dx}$，$frac{partial f}{partial y}= frac{df}{dy}$。
接下来，需要求函数极小值点的条件。
当函数极小值点存在时，函数的偏导数都应该等于零。
这时，函数的偏导数的结果需要满足如下等式：$frac{partial f}{partial x}= 0$，$frac{partialf}{partial y}= 0$。
最后，求解二元函数极小值时，可以使用拉格朗日乘子法。
拉格朗日乘子法是一种常用的求解函数最值的方法，其基本思想是将原问题转换为求解拉格朗日函数的最小值的问题。
拉格朗日函数定义为$L(x,y)=f(x,y)+lambdaleft(g(x,y)right)$，其中$lambda$为拉格朗日乘子，$g(x,y)$为约束条件。
拉格朗日乘子法的步骤为：1.定拉格朗日函数的形式；2.解拉格朗日函数的偏导数，即求解极小值点的条件；3.代求解极小值点，直到拉格朗日乘子等于零；4.出极小值点，得到二元函数极小值。
以上是求解二元函数极小值的方法，应用起来很方便。
二元函数最大值最小值
二元函数最大值最小值二元函数是数学中常见的一种函数形式，它由两个变量构成，并且可以描述二维平面上的关系。
在二元函数中，我们常常关注的是其最大值和最小值，这些数值对于解决实际问题具有重要意义。
本文将围绕着二元函数的最大值和最小值展开，通过具体的例子和分析，来说明最大值和最小值的概念、求解方法以及其在实际问题中的应用。
我们来介绍一下最大值和最小值的概念。
在二元函数中，最大值和最小值分别表示函数取得的最大和最小的数值。
最大值是函数的图像在某个区间内达到的最高点，而最小值则是函数的图像在某个区间内达到的最低点。
最大值和最小值是函数的重要特征，它们可以帮助我们了解函数的性质、优化问题的解以及实际问题的最优解。
接下来，我们来看一个具体的例子来说明如何求解二元函数的最大值和最小值。
假设有一个二元函数f(x, y) = x^2 + y^2，我们要求在给定的区域内找到该函数的最大值和最小值。
首先，我们观察一下函数的图像，可以发现这是一个二维平面上的抛物线图像。
根据抛物线的性质，我们可以得知函数的最小值出现在抛物线的顶点处，而最大值则是无穷远处。
接着，我们需要确定给定区域的范围。
假设我们的区域是一个圆形区域，半径为 r。
在这个区域内，我们需要找到函数的最大值和最小值。
根据前面的分析，我们可以知道最小值出现在圆心，而最大值则是在圆边缘处。
因此，我们只需要在圆边缘处寻找最大值即可。
为了求解最大值，我们可以使用微积分中的极值判定方法。
首先，我们需要计算函数的偏导数，然后找到使得偏导数等于零的点，这些点就是函数的极值点。
在我们的例子中，函数f(x, y) = x^2 + y^2 的偏导数分别是 df/dx = 2x 和 df/dy = 2y。
将这两个偏导数分别等于零，我们可以得到 x = 0 和 y = 0。
因此，函数的极值点是 (0, 0)。
接下来，我们需要判断这个极值点是最大值还是最小值。
为了做到这一点，我们可以利用二阶偏导数来判断。
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二元函数最大值最小值
1. 二元函数的定义及性质
二元函数是指具有两个自变量的函数，可以表示为f(x,y)，其中x和y是实数。
二元函数在数学和其他学科中都有广泛的应用。
在这篇文章中，我们将探讨二元函数的最大值和最小值。
2. 求二元函数最大值最小值的方法
求二元函数最大值和最小值的方法有很多种，下面将介绍其中几种常见的方法：
2.1 方程法
方程法是一种常用的求二元函数最大值最小值的方法。
具体步骤如下：
1.对二元函数进行求导，得到关于x和y的偏导数；
2.解关于x和y的偏导数的方程组，求得关键点；
3.计算关键点对应的函数值，并比较大小，得到最大值和最小值。
2.2 极值法
极值法是另一种常用的求二元函数最大值最小值的方法。
具体步骤如下：
1.对二元函数进行求偏导，得到关于x和y的偏导数；
2.解关于x和y的偏导数的方程组，求得关键点，即导数等于0的点；
3.判断关键点是否为极值点，可以通过求二阶偏导数来确定；
4.计算关键点对应的函数值，并比较大小，得到最大值和最小值。
2.3 Lagrange乘子法
Lagrange乘子法是一种求二元函数在一定条件下的最大值和最小值的方法。
具体步骤如下：
1.设置约束条件，即给出一个或多个限制条件；
2.根据Lagrange乘子法的原理，建立相关方程组；
3.解方程组，求得最大值和最小值。
3. 求解二元函数最大值最小值的示例
假设有一个二元函数f(x,y) = x^2 + y^2，我们将通过上述三种方法来求解它的最大值和最小值。
3.1 方程法求解最大值最小值
对f(x,y) = x^2 + y^2求偏导，得到关于x和y的偏导数：
∂f/∂x = 2x，∂f/∂y = 2y
令∂f/∂x = 0，∂f/∂y = 0，解得关键点为(x,y) = (0,0)。
计算关键点对应的函数值：
f(0,0) = 0^2 + 0^2 = 0
所以函数f(x,y) = x^2 + y^2的最大值和最小值都为0。
3.2 极值法求解最大值最小值
对f(x,y) = x^2 + y^2求偏导，得到关于x和y的偏导数：
∂f/∂x = 2x，∂f/∂y = 2y
令∂f/∂x = 0，∂f/∂y = 0，解得关键点为(x,y) = (0,0)。
计算关键点对应的二阶偏导数：
∂2f/∂x2 = 2，∂2f/∂y2 = 2
由于二阶偏导数均为正数，所以关键点(0,0)为最小值点。
计算最小值点对应的函数值：
f(0,0) = 0^2 + 0^2 = 0
所以函数f(x,y) = x^2 + y^2的最小值为0。
3.3 Lagrange乘子法求解最大值最小值
在求解例子中的二元函数f(x,y) = x^2 + y^2的最大值和最小值时，Lagrange乘子法不适用，因为没有给出约束条件。
4. 总结
本文介绍了求解二元函数最大值和最小值的三种常见方法：方程法、极值法和Lagrange乘子法。
通过对一个示例函数f(x,y) = x^2 + y^2的求解过程，展示了这三种方法的应用步骤和计算过程。
不同的方法适用于不同的问题，需要根据具体情况选择合适的方法。