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二元函数极值存在的充分条件证明

发布时间:2025-06-21 14:07:24

在数学中,二元函数极值存在的充分条件是函数在某一点的两个偏导数都为零,并且该点满足海森矩阵的严格正定性。

这个充分条件的证明主要依赖于微积分的多元函数极值理论。首先,当二元函数在某一点的两个偏导数都为零时,该点成为可能的极值点。其次,海森矩阵的严格正定性则保证了这个点是局部极值点。具体证明过程如下:

假设二元函数f(x,y)在点(x0,y0)处的两个偏导数都为零,即∂f/∂x|_(x0,y0)=0,∂f/∂y|_(x0,y0)=0。那么,我们可以构建海森矩阵H:

H=|∂²f/∂x²|_(x0,y0)∂²f/∂x∂y|_(x0,y0)|

|∂²f/∂y∂x|_(x0,y0)∂²f/∂y²|_(x0,y0)|

如果海森矩阵H是严格正定的,那么对于任意非零向量v=(a,b),我们有v^THv=a^2∂²f/∂x²|_(x0,y0)+2ab∂²f/∂x∂y|_(x0,y0)+b^2∂²f/∂y²|_(x0,y0)>0。这说明点(x0,y0)是一个局部极值点。

拓展资料:

1.极值存在的必要条件:除了上述充分条件外,二元函数极值存在的必要条件还包括函数在该点连续。

2.海森矩阵:在多元函数中,海森矩阵是描述函数二阶偏导数的重要工具,它的行列式可以用来判断函数的局部极值。

3.正定性:在矩阵理论中,正定性是一个矩阵的重要性质,它保证了矩阵与向量的乘积总是大于零,这在多元函数极值判断中起到了关键作用。

综上所述,二元函数极值存在的充分条件是函数在某一点的两个偏导数都为零,并且该点满足海森矩阵的严格正定性。这是多元函数极值理论中的一个重要定理,对于理解和应用多元函数极值问题具有重要意义。

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