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驻点怎么解?拉格朗日乘数法-偏导等于0-求极值最值时产生的一系列方程组怎么解?(1)

2022-08-12 11:28 作者:崽崽lovening  | 我要投稿

在多元函数微分学的专题中,会有这样的情况,在求极值和最值时,产生的一系列方程组不知道怎么解,或者少解。那究竟应该怎么解呢,下面UP给出了两个简单的例子来说明用讨论法求解方程组。


优点在于不会少解,讨论情况的层次分明。


例题1、求函数f(x,y)=xy(a-x-y)的极值。


产生方程组

f'x=y(a-x-y)-xy=0 ...①

f'y=x(a-x-y)-xy=0 ...②

下面来求解该方程组:

由①②得

y(a-2x-y)=0 ...③

x(a-x-2y)=0 ...④

下面讨论y=0和y≠0

一、y=0时,③式无用,④式等价于a(a-x)=0,故x=0或x=a,此时得(0,0)和(a,0)

二、y≠0时,③式等价于a-2x-y=0...⑤,对于④式讨论x=0和x≠0。

(1)若x=0,由⑤得y=a,得(0,a)。

(2)若x≠0,④式等价于a-x-2y=0...⑥,由⑤⑥可得(a/3,a/3)。

综上,解得(0,0),(a,0),(0,a),(a/3,a/3)。


例题2、求函数f(x,y)=x+y+1在约束条件x²+y²-1=0时的最值。

产生方程组:

F'x=1+2λx=0...①

F'y=1+2λy=0...②

F'λ=x²+y²-1=0...③

下面来求解该方程组:

显然x=0或y=0或λ=0都不同时满足①②③,故x≠0,y≠0,λ≠0。

由①②得到2λx=-1,2λy=-1,两个式子相比得到y=x,往③式代入得到2x²=1,则x=±√2/2,则y=±√2/2。

综上,得(√2/2,√2/2)和(-√2/2,-√2/2)。

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