求函数z=x4-8xy+2y2-3的极值点和极值。
时间: 2024-06-06 21:06:07 浏览: 167
首先,我们需要求出函数的一阶偏导数和二阶偏导数:
$$\frac{\partial z}{\partial x} = 4x^3 - 8y$$
$$\frac{\partial z}{\partial y} = -8x + 4y$$
$$\frac{\partial^2 z}{\partial x^2} = 12x^2$$
$$\frac{\partial^2 z}{\partial y^2} = 4$$
$$\frac{\partial^2 z}{\partial x \partial y} = -8$$
接下来,我们要找到所有一阶偏导数为零的点,也就是满足以下方程组的点:
$$\begin{cases} \frac{\partial z}{\partial x} = 0\\ \frac{\partial z}{\partial y} = 0 \end{cases}$$
将偏导数带入上式得到:
$$\begin{cases} 4x^3 - 8y = 0\\ -8x + 4y = 0 \end{cases}$$
解这个方程组得到:
$$\begin{cases} x = 0 \\ y = 0 \end{cases}$$
因此,唯一的极值点是 $(0,0)$。
接下来,我们需要判断这个极值点是极大值还是极小值,或者是鞍点。为此,我们需要计算二阶偏导数。在 $(0,0)$ 处,二阶偏导数矩阵为:
$$H = \begin{bmatrix} \frac{\partial^2 z}{\partial x^2} & \frac{\partial^2 z}{\partial x \partial y} \\ \frac{\partial^2 z}{\partial x \partial y} & \frac{\partial^2 z}{\partial y^2} \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 0 & -8 \\ -8 & 4 \end{bmatrix}$$
计算 $H$ 的特征值得到 $\lambda_1 = 4$ 和 $\lambda_2 = -4$。由于 $\lambda_1 > 0$,$\lambda_2 < 0$,因此 $(0,0)$ 是一个鞍点。
综上所述,函数 $z=x^4-8xy+2y^2-3$ 的唯一极值点是 $(0,0)$,它是一个鞍点。
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