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求二元函数在由直线、轴和轴所围成的闭区域上的:
  1. (1) 极值;
  2. (2) 最大值;
  3. (3) 最小值。

答案

第 1 问

相对于闭区域 D:极大值为(在处)以及(在上);极小值为(在处)以及(在上)。

第 2 问

,在处取得。

第 3 问

,在处取得。

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第 1 问

区域内部有

唯一驻点为 。在该点 Hessian 的两个顺序判别量满足 、,故 是严格相对局部极大点,极大值为 。

在边界 上恒有 。若 ,则在 的充分小的区域内邻域中 ,所以 ,这些点为相对局部极小点;若 ,则邻域内 ,所以 ,这些点为相对局部极大点。 两侧变号,不是极值点。

同理,在边界 上, 对 为相对局部极小点,对 为相对局部极大点,而 不是极值点。

在斜边 上令 ,则 。其内部唯一驻点 给出 。沿斜边该点为极小点,向区域内部移动又使因子 增大,故 是严格相对局部极小点,极小值为 。除两个已计入坐标轴的端点外,斜边无其他相对局部极值。

第 2 问

内部驻点 处 ;两条坐标轴边界上 。斜边上 。因此闭区域上的最大值为 ,在 处取得。

第 3 问

由第一问,内部唯一驻点的函数值为 ,两条坐标轴边上的函数值均为 ,只需再比较斜边上的候选值。负值只可能出现在 的部分。斜边函数 满足 ,比较 得 、。故闭区域上的最小值为 ,在 处取得。