二元函数极值的必要条件

1 函数极值的必要条件
设函数点处具有,且点为该函数的一个,则有:

不妨设点是函数的一个,依照,某内异于点的点都符合下列不等式,即:

在该内满足的点是异于点的,所以也符合上述不等式,即:

上式说明一元函数点处取得,又由于存在,根据,所以:

同理可证

上述定理简单来说就是:

该定理还是很容易理解的,既然点是函数的一个,那么点也是平行于轴、轴的空间曲线的一个,如下图所示。

进一步研究上图中平行于轴的曲线,

  • 这是三维空间中的空间曲线,点是该曲线的一个,如上图所示
  • 这又是面上的平面曲线,此时其函数为,其一个点,如下图所示(具体细节)
  • 函数点的就是,根据此时有,即函数点的平行于轴,如下图所示

举例说明下,函数点处取得,如下图所示。

该函数在点处具有,因此是符合上述定理的,验证一下:

值得注意的是,上述定理只是函数极值的必要条件,即反过来是不成立的:

比如函数点处有以及,但点不是该函数的一个,如下图所示。这里为了方便观察,在下图中还作出了过点、且在函数上的两条空间曲线。可看出点是其中红色曲线的一个,又是其中蓝色曲线的一个,所以点不可能是函数的一个

类似的,若三元函数点处具有,且点为该函数的一个,则有:

2 驻点
点使得同时成立,则称该点为函数的一个 驻点 (Stationary Point)或 稳定点

本节示例图片中的点虽然不一定是函数的一个,但都是函数的一个驻点。从图像上看,它们对应的函数曲面上的点或者位于山顶、或者位于山腰平地,都有停驻的感觉,这或许是其被称为“驻点”的原因。

类似的,若点使得同时成立,则称该点为函数的一个 驻点 稳定点

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