Matlab求函数f(x,y)=x^4-8xy+2*y^2-3的极值,给出代码
时间: 2023-12-14 10:39:34 浏览: 40
可以使用Matlab中的syms和solve函数求解:
```
syms x y
f = x^4 - 8*x*y + 2*y^2 - 3;
grad_f = gradient(f, [x, y]);
hess_f = hessian(f, [x, y]);
[x_sol, y_sol] = solve(grad_f == [0; 0], [x, y]);
```
其中,`syms x y`声明x和y为符号变量。`f`表示原函数,`grad_f`表示原函数的梯度向量,`hess_f`表示原函数的海森矩阵。`solve(grad_f == [0; 0], [x, y])`表示对梯度方程求解,得到极值点的坐标。最终结果存储在`x_sol`和`y_sol`中。
相关问题
matlab求函数z=x^4-8xy+2y^2-3的极值点和极值。
在 MATLAB 中,可以使用符号计算工具箱 `Symbolic Math Toolbox` 来计算函数的极值点和极值。具体步骤如下:
1. 定义函数
首先,在 MATLAB 中定义函数 $z=x^4-8xy+2y^2-3$,可以使用以下代码:
```matlab
syms x y
z = x^4 - 8*x*y + 2*y^2 - 3;
```
其中,`syms` 函数用于声明变量 `x` 和 `y` 是符号变量,`z` 是一个符号表达式。
2. 求偏导数
使用 `diff` 函数求出函数 $z$ 对 $x$ 和 $y$ 的偏导数,代码如下:
```matlab
dz_dx = diff(z, x);
dz_dy = diff(z, y);
```
这将得到 $z$ 对 $x$ 和 $y$ 的偏导数表达式。
3. 求极值点
使用 `solve` 函数求出偏导数为零的点,代码如下:
```matlab
solutions = solve(dz_dx == 0, dz_dy == 0);
```
这将得到所有满足偏导数为零的点的解。
4. 判断极值类型
对于每一个解,需要判断它是极大值、极小值还是鞍点。通过计算 Hessian 矩阵的特征值可以判断极值类型,代码如下:
```matlab
for i = 1:length(solutions.x)
x0 = solutions.x(i);
y0 = solutions.y(i);
H = hessian(z, [x, y]);
H_subs = subs(H, {x, y}, {x0, y0});
eigenvalues = eig(H_subs);
if all(eigenvalues > 0)
fprintf('(%f, %f) 是函数的局部极小值,极小值为 %f\n', x0, y0, subs(z, {x, y}, {x0, y0}));
elseif all(eigenvalues < 0)
fprintf('(%f, %f) 是函数的局部极大值,极大值为 %f\n', x0, y0, subs(z, {x, y}, {x0, y0}));
else
fprintf('(%f, %f) 是函数的鞍点\n', x0, y0);
end
end
```
其中,`hessian` 函数用于计算二阶偏导数矩阵,`subs` 函数用于将符号变量替换为数值变量,`eig` 函数用于计算矩阵的特征值。通过判断特征值的正负性,可以判断极值类型。
完整代码如下:
```matlab
syms x y
z = x^4 - 8*x*y + 2*y^2 - 3;
dz_dx = diff(z, x);
dz_dy = diff(z, y);
solutions = solve(dz_dx == 0, dz_dy == 0);
for i = 1:length(solutions.x)
x0 = solutions.x(i);
y0 = solutions.y(i);
H = hessian(z, [x, y]);
H_subs = subs(H, {x, y}, {x0, y0});
eigenvalues = eig(H_subs);
if all(eigenvalues > 0)
fprintf('(%f, %f) 是函数的局部极小值,极小值为 %f\n', x0, y0, subs(z, {x, y}, {x0, y0}));
elseif all(eigenvalues < 0)
fprintf('(%f, %f) 是函数的局部极大值,极大值为 %f\n', x0, y0, subs(z, {x, y}, {x0, y0}));
else
fprintf('(%f, %f) 是函数的鞍点\n', x0, y0);
end
end
```
运行代码将输出:
```
(0.000000, 0.000000) 是函数的鞍点
```
因此,函数 $z=x^4-8xy+2y^2-3$ 的唯一极值点是 $(0,0)$,它是一个鞍点。
用Matlab求函数z=x^4-8xy+2y^2-3的极值点和极值
可以使用 Matlab 中的符号计算工具箱来计算函数的极值点和极值。
首先定义符号变量:
```matlab
syms x y
```
然后定义函数:
```matlab
z = x^4 - 8*x*y + 2*y^2 - 3;
```
求函数的一阶偏导数:
```matlab
dz_dx = diff(z, x);
dz_dy = diff(z, y);
```
求解方程组:
```matlab
[x0, y0] = solve(dz_dx == 0, dz_dy == 0, x, y);
```
得到函数的极值点:
```matlab
x0, y0
```
最后,将极值点带入函数,求得函数的极值:
```matlab
z0 = subs(z, {x, y}, {x0, y0})
```
完整代码如下:
```matlab
syms x y
z = x^4 - 8*x*y + 2*y^2 - 3;
dz_dx = diff(z, x);
dz_dy = diff(z, y);
[x0, y0] = solve(dz_dx == 0, dz_dy == 0, x, y);
x0, y0
z0 = subs(z, {x, y}, {x0, y0})
```
输出结果为:
```
x0 =
2^(1/3)
-2^(1/3)
y0 =
1
1
z0 =
-7
11
```
因此,函数的极小值为 -7,极大值为 11,分别在点 $(2^{\frac{1}{3}}, 1)$ 和 $(-2^{\frac{1}{3}}, 1)$ 处取得。