2.求二元函数 $f(x, y)=x^{3}+y^{3}-3 x y$ 的极值.
求一阶偏导数
对 $f(x,y)=x^3+y^3-3xy$ 分别求关于 $x$ 和 $y$ 的偏导数:
$f_x = 3x^2 - 3y$,$f_y = 3y^2 - 3x$。
求驻点
令 $f_x=0$ 且 $f_y=0$,得方程组:
$3x^2 - 3y = 0 \Rightarrow y = x^2$
$3y^2 - 3x = 0 \Rightarrow x = y^2$
代入得 $x = (x^2)^2 = x^4$,即 $x^4 - x = 0$,解得 $x=0$ 或 $x=1$。
对应 $y=0$ 或 $y=1$。驻点为 $(0,0)$ 和 $(1,1)$。
求二阶偏导数
计算二阶偏导数:
$f_{xx} = 6x$,$f_{yy} = 6y$,$f_{xy} = -3$。
判别极值
对于驻点 $(0,0)$:
$A = f_{xx}(0,0)=0$,$B = f_{xy}(0,0)=-3$,$C = f_{yy}(0,0)=0$。
判别式 $\Delta = AC - B^2 = 0 \times 0 - (-3)^2 = -9 < 0$,故 $(0,0)$ 不是极值点。
对于驻点 $(1,1)$:
$A = f_{xx}(1,1)=6$,$B = f_{xy}(1,1)=-3$,$C = f_{yy}(1,1)=6$。
判别式 $\Delta = 6 \times 6 - (-3)^2 = 36 - 9 = 27 > 0$,且 $A=6>0$,故 $(1,1)$ 是极小值点。
求极小值
将 $(1,1)$ 代入原函数:
$f(1,1) = 1^3 + 1^3 - 3 \times 1 \times 1 = 1+1-3 = -1$。
因此,函数有极小值 $-1$,在点 $(1,1)$ 处取得。