什么是局部极值f(x,y)= x ^ 2 + xy + y ^ 2 + 3x -3y + 4的鞍点?

什么是局部极值f(x,y)= x ^ 2 + xy + y ^ 2 + 3x -3y + 4的鞍点?
Anonim

回答:

请参阅下面的说明

说明:

功能是

#F(X,Y)= X ^ 2 + XY + Y ^ 2 + 3×-3Y + 4#

偏导数是

#(DELF)/(delx)= 2X + Y + 3#

#(DELF)/(DELY)= 2Y + X-3#

#(DELF)/(delx)= 0##(DELF)/(DELY)= 0#

然后,

#{(2X + Y + 3 = 0),(2Y + X-3 = 0):}#

#=>#, #{(X = -3),(Y = 3):}#

#(德尔^ 2F)/(delx ^ 2)= 2#

#(德尔^ 2F)/(DELY ^ 2)= 2#

#(德尔^ 2F)/(delxdely)= 1#

#(德尔^ 2F)/(delydelx)= 1#

Hessian矩阵是

#Hf(X,Y)=(((德尔^ 2F)/(delx ^ 2),(删^ 2F)/(delxdely)),((德尔^ 2F)/(delydelx),(删^ 2F)/ (DELY ^ 2)))#

决定因素是

#D(X,Y)= DET(H(X,Y))= |(2,1),(1,2)|#

#=4-1=3 >0#

因此,

没有马鞍点。

#D(1,1)> 0##(德尔^ 2F)/(delx ^ 2)> 0#,当地的最低要求是 #(-3,3)#

回答:

当地最低价: #(-3,3)#

说明:

包含极值和鞍点的点组在两者中均可找到 #(DELF)/(delx)(X,Y)##(DELF)/(DELY)(X,Y)# 等于零。

假设 #X##Y# 是自变量:

#(DELF)/(delx)(X,Y)= 2X + Y + 3#

#(DELF)/(DELY)(X,Y)= X + 2Y-3#

所以我们有两个联立方程式,它们恰好是线性的:

#2X + Y + 3 = 0#

#X + 2Y-3 = 0#

从第一个:

#Y = -2x-3#

替换成第二个:

#X + 2(-2x-3)-3 = 0#

#x的-4X-6-3 = 0#

#-3x-9 = 0#

#X = -3#

替换回第一个:

#2(-3)+ Y + 3 = 0#

#-6 + Y + 3 = 0#

#-3 + Y = 0#

#Y = 3#

因此,有一点,其中一阶导数均匀地变为零,无论是极值还是鞍座,at #(X,Y)=( - 3,3)#.

为了推导出哪个,我们必须计算二阶导数矩阵,Hessian矩阵(http://en.wikipedia.org/wiki/Hessian_matrix):

#(((德尔^ 2F)/(delx ^ 2),(删^ 2F)/(delxdely)),((德尔^ 2F)/(delydelx),(删^ 2F)/(DELY ^ 2))) #

#(德尔^ 2F)/(delx ^ 2)= 2#

#(德尔^ 2F)/(delxdely)= 1#

#(德尔^ 2F)/(delydelx)= 1#

#(德尔^ 2F)/(DELY ^ 2)= 2#

从而

#(((德尔^ 2F)/(delx ^ 2),(删^ 2F)/(delxdely)),((德尔^ 2F)/(delydelx),(删^ 2F)/(DELY ^ 2))) =((2,1),(1,2))#

无论值是什么,所有二阶导数都是一致的 #X##Y#,所以我们不需要专门计算兴趣点的值。

NB对于具有连续二阶导数的函数,区分的顺序无关紧要(Clairault定理,在此处应用:http://en.wikipedia.org/wiki/Symmetry_of_second_derivatives),因此我们期望 #(德尔^ 2F)/(delxdely)=(^德尔2F)/(delydelx)#,正如我们在上面的具体结果中看到的那样。

在这个双变量的情况下,我们可以从Hessian的行列式中推导出点的类型, #(德尔^ 2F)/(delx ^ 2)(德尔^ 2F)/(DELY ^ 2) - (德尔^ 2F)/(delxdely)(德尔^ 2F)/(delydelx)= 4-1 = 3#.

这里给出了一种管理测试形式:

我们看到决定因素是 #>0#,等等 #(德尔^ 2F)/(delx ^ 2)#。所以我们得出结论 #(-3,3)#零一阶导数的唯一点是函数的局部最小值。

作为一维函数问题的健全性检查,我通常会发布它的图形,但是苏格拉底没有适合二维函数的曲面或等高线绘图工具,据我所见。所以我将过度绘制这两个函数 #F(-3,y)的##F(X,3)#,它没有为我们描述整个功能域的特征,但会告诉我们它们之间的最小值,这看起来像预期的那样 #Y = 3##X = -3#,取相同的功能值 #F = -5# 在每种情况下。

#F(X,Y)= X ^ 2 + XY + Y ^ 2 + 3×-3Y + 4#

#F(-3,Y)= Y ^ 2-6y + 4#

#F(X,3)= X ^ 2 + 6X + 4#

图{(x-(y ^ 2-6y + 4))(y-(x ^ 2 + 6x + 4))= 0 -10,5,-6,7}