8.6二元函数的极值省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件

一、二元函数极值二、条件极值与拉格朗日乘数法第六节二元函数极值第1页9/13/20231实例：某工厂生产两种产品1与2，出售单位分别为10元与9元，生产x单位产品1与生产y单位产品2总费用是求两种产品各生产多少，工厂能够取得最大利润求最大利润即为求二元函数最大值.I、问题提出第2页9/13/20232一.二元函数极值定义1设函数z=f(x,y)在点(x0,y0)某个邻域内有定义，假如对于该邻域内异于(x0,y0)点(x,y)都有(或)，极大值和极小值统称为极值.则称f(x0,y0)为函数f(x,y)极大值(或极小值).第3页9/13/20233设函数z=f(x,y

)在点P0(x0,y0)偏导数极大值点和极小值点统称为极值点.称为极大值点(或极小值点)，使函数取得极大值点(或极小值点)(x0,y0)，定理1(极值存在必要条件)且在点P0处有极值，则在该点偏导数必为零，即存在，第4页9/13/20234

仿照一元函数，凡能使一阶偏导数同时为零点，均称为函数驻点.驻点极值点Problem：怎样判定一个驻点是否为极值点？注意在点(0,0)有极大值,(0,0)不是驻点第5页9/13/20235设P0(x0,y0)是函数z=f

(x,y)驻点，且函数在点P0某个邻域内二阶偏导数连续，定理2(极值存在充分条件)令则，(1)当P<0且A<0时,f(x0,y0)是极大值，当P<0且A>0时，

f(x0,y0)是极小值；第6页9/13/20236也可能没有极值.函数f(x,y)在点P0(x0,y0)可能有极值，(3)当P=0时，(2)当P>0时，不是极值；第7页9/13/20237(1)先求偏导数(2)解方程组求出驻点；(3)确定驻点处据此判断出极值点，并求出极值.若函数z=f(x,y)二阶偏导数连续，就能够按照以下步骤求该函数极值：及符号，值第8页9/13/20238例1求函数极值.解(1)求偏导数(2)解方程组得驻点(0,0)及(2,2).第9页9/13/20239(3)列表判断极值点.驻点(x0,y0)(0,0)(2,2)结论极大值f(0,0)=1

f(2,2)不是极值A4B22C+第10页9/13/202310例2.求函数解:

第一步

求驻点.得驻点:(1,0),(1,2),(–3,0),(–3,2).第二步

判别.(1)在点(1,0)处为极小值;解方程组极值.求二阶偏导数机动目录上页下页返回结束第11页9/13/202311(3)在点(3,0)处不是极值;(4)在点(3,2)处为极大值.(2)在点(1,2)处不是极值;机动目录上页下页返回结束第12页9/13/202312二、最大、最小值应用问题(Applications)最值可疑点驻点边界上最值点尤其,当区域内部最值存在,且只有一个极值点P时,为极小值为最小值(大)(大)机动目录上页下页返回结束第13页9/13/202313例3：某工厂生产两种产品1与2，出售单位分别为10元与9元，生产x单位产品1与生产y单位产品2总费用是求两种产品各生产多少，工厂能够取得最大利润第14页9/13/202314第15页9/13/202315例4.解:设水箱长,宽分别为x,ym

,则高为则水箱所用材料面积为令得驻点某厂要用铁板做一个体积为2依据实际问题可知最小值在定义域内应存在,有盖长方体水问当长、宽、高各取怎样尺寸时,才能使用料最省?所以可断定此唯一驻点就是最小值点.即当长、宽均为高为时,水箱所用材料最省.机动目录上页下页返回结束第16页9/13/202316实例：小王有200元钱，他决定用来购置两种急需物品：计算机磁盘和录音磁带，设他购置张磁盘，盒录音磁带到达最正确效果，效果函数为．设每张磁盘8元，每盒磁带10元，问他怎样分配这200元以到达最正确效果．问题实质：求在条件下极值点．三、条件极值拉格朗日乘数法第17页9/13/202317条件极值(ConditionalMaximumandMinimumValues

)极值问题无条件极值:条件极值:条件极值求法:方法1代入法.求一元函数无条件极值问题对自变量只有定义域限制对自变量除定义域限制外,还有其它条件限制比如,转化机动目录上页下页返回结束第18页9/13/202318第一步：引入辅助函数如求二元函数下极值,第二步：解方程组在条件得驻点.机动目录上页下页返回结束第三步：判别是否为极值方法2拉格朗日乘数法(LagrangeMultipliers).第19页9/13/202319Extension拉格朗日乘数法可推广到多个自变量和多个约束条件情形.设解方程组可得到条件极值可疑点.比如,求函数下极值.在条件机动目录上页下页返回结束第20页9/13/202320例6.要设计一个容量为2单位则问题为求x,y,令解方程组解:设x,y,z分别表示长、宽、高,下水箱表面积最小.z使在条件水箱长、宽、高等于多少时所用材料最省？长方体开口水箱,试问机动目录上页下页返回结束第21页9/13/202321得唯一驻点由题意可知合理设计是存在,长、宽为相等时，所用材料最省.所以,当高机动目录上页下页返回结束第22页9/13/202322第23页9/13/202323第24页9/13/202324Conclusions1.函数极值问题第一步利用必要条件在定义域内找驻点.即解方程组第二步利用充分条件判别驻点是否为极值点.2.函数条件极值问题(1)简单问题用代入法如对二元函数(2)普通问题用拉格朗日乘