2022年 · 六-2
2.求函数 $z=x^{2}-x y+y^{2}-2 x+y$ 的极值点和极值
计算题 ★★★
求一阶偏导数
对 $z$ 分别求关于 $x$ 和 $y$ 的偏导数: $z_x = \frac{\partial z}{\partial x} = 2x - y - 2$ $z_y = \frac{\partial z}{\partial y} = -x + 2y + 1$
求驻点
令 $z_x = 0$ 且 $z_y = 0$,解方程组: $\begin{cases} 2x - y - 2 = 0 \\ -x + 2y + 1 = 0 \end{cases}$ 由第一式得 $y = 2x - 2$,代入第二式: $-x + 2(2x - 2) + 1 = 0 \Rightarrow -x + 4x - 4 + 1 = 0 \Rightarrow 3x - 3 = 0 \Rightarrow x = 1$ 代入 $y = 2\cdot1 - 2 = 0$,得驻点 $(1, 0)$。
求二阶偏导数
计算二阶偏导数: $z_{xx} = \frac{\partial^2 z}{\partial x^2} = 2$ $z_{yy} = \frac{\partial^2 z}{\partial y^2} = 2$ $z_{xy} = \frac{\partial^2 z}{\partial x \partial y} = -1$
用判别法判断极值
在驻点 $(1,0)$ 处,计算判别式 $\Delta = z_{xx}z_{yy} - (z_{xy})^2 = 2 \times 2 - (-1)^2 = 4 - 1 = 3 > 0$,且 $z_{xx} = 2 > 0$,故该点为极小值点。
求极值
将 $(1,0)$ 代入原函数: $z(1,0) = 1^2 - 1\cdot0 + 0^2 - 2\cdot1 + 0 = 1 - 0 + 0 - 2 + 0 = -1$ 因此极小值为 $-1$。