2023年 · 六-2
2.求二元函数 $f(x, y)=x^{3}+y^{3}-3 x y$ 的极值.
计算题 ★★★
求一阶偏导数
对函数 f(x,y)=x³+y³-3xy 分别求关于 x 和 y 的偏导数: f_x = 3x² - 3y,f_y = 3y² - 3x
求驻点
令 f_x=0 且 f_y=0,得方程组: 3x² - 3y = 0 ⇒ y = x² 3y² - 3x = 0 ⇒ x = y² 代入得 x = (x²)² = x⁴,即 x⁴ - x = 0 ⇒ x(x³-1)=0,解得 x=0 或 x=1。 对应 y=0 或 y=1。因此驻点为 (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
构造海森矩阵并判别
海森矩阵 H = [[6x, -3], [-3, 6y]],判别式 Δ = f_xx·f_yy - (f_xy)² = (6x)(6y) - 9 = 36xy - 9。 在 (0,0) 处:Δ = -9 < 0,故 (0,0) 不是极值点(鞍点)。 在 (1,1) 处:Δ = 36×1×1 - 9 = 27 > 0,且 f_xx=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) = 1³ + 1³ - 3×1×1 = 1+1-3 = -1。 因此函数在 (1,1) 处取得极小值 -1。