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已知函数由方程确定,求的极值。

答案

极大值为 ,极小值为

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记 。对每个固定的 ,,且 时 ,故由连续性与严格单调性,存在唯一实数 使 。再由 光滑及 ,该隐函数处处光滑。
对原方程求导,得 ,整理为

分母恒正,故驻点仅有 。当 时,原方程化为 ,二次因子恒正,故 ;当 时,原方程化为 ,故 。
在 、、 上, 的符号依次为负、正、负。因此 处取极小值 , 处取极大值 。全局存在性来自前述值域与单调性论证,不能仅凭 推出。

由 及关于 的两端极限可知每个 对应唯一的 ,隐函数定理保证其光滑。一次求导得 ,驻点为 、。再对该等式求导:

在驻点处 ,故 、。因此极小值为 ,极大值为 。