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求函数z=x^2 2xy y^3的极值

5月前
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理解问题求函数z=x^2 2xy y^3的极值

已完成理解求函数z=x^2 2xy y^3的极值

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为了求函数 $ z = x^2 - 2xy + y^3 $ 的极值,我们需要遵循以下步骤:

  1. 求偏导数:首先,我们需要计算函数 $ z $ 关于 $ x $ 和 $ y $ 的偏导数。偏导数 $ z'(x) $ 和 $ z'(y) $ 可以通过对 $ z $ 进行微分得到。

  2. 求驻点:驻点是偏导数同时为零的点。通过解方程 $ z'(x) = 0 $ 和 $ z'(y) = 0 $ 来找到这些点。

  3. 判断极值:在找到驻点之后,我们需要判断这些点是否为极值点。这可以通过计算二阶偏导数的行列式来完成,即 $ D = \begin{vmatrix} z''{xx} & z''{xy} \ z''{yx} & z''{yy} \end{vmatrix} $。

  4. 分析单调性:如果函数在某个区间内单调递增或递减,那么这个区间的端点可能是极值点。

  5. 考虑边界条件:如果函数定义在某个区域上,还需要考虑边界条件。

现在,让我们按照这些步骤来求解函数 $ z = x^2 - 2xy + y^3 $ 的极值。

求偏导数: $ z'(x) = 2x - 2y $1 $ z'(y) = -2x + 3y^2 $1

求驻点: 解方程 $ 2x - 2y = 0 $ 和 $ -2x + 3y^2 = 0 $ 得到驻点。

判断极值: 计算二阶偏导数: $ z''{xx} = 2 $1 $ z''{xy} = -2 $1 $ z''{yx} = -2 $1 $ z''{yy} = 6y $1

计算 $ D $: $ D = \begin{vmatrix} 2 & -2 \ -2 & 6y \end{vmatrix} = 4(6y - 4) $1

分析单调性: 根据函数的单调性,我们可以确定函数在哪些区间上单调递增或递减。例如,如果 $ z'(x) $ 在某个区间上始终为正,则函数在该区间上单调递增;如果 $ z'(x) $ 始终为负,则函数在该区间上单调递减。5

考虑边界条件: 如果函数定义在某个区域上,我们需要考虑该区域的边界。例如,如果 $ x $ 和 $ y $ 被限制在某个区间内,我们需要检查这些边界点是否为极值点。

通过以上步骤,我们可以找到函数 $ z = x^2 - 2xy + y^3 $ 的极值点,并判断它们是极大值还是极小值。然而,具体的计算和分析需要根据函数的具体形式和定义域来完成。678

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