理论教育 有界闭区间上连续函数的最值

有界闭区间上连续函数的最值

时间:2023-05-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:如果函数f(x,y)在有界区域D上连续,则f(x,y)在D上必定取得最大值和最小值,使函数取得最大值或最小值的点既可能在D内部,也有可能在D的边界上,如果函数f(x,y)在D内部的点(x0,y0)处取得最大值或最小值,则(x0,y0)必是函数的极值点.因此求f(x,y)在D上的最大值和最小值可采取下述方法:(1)求出f(x,y)在D内的可能极值点(全部驻点、一阶偏导数不存在的点),并求出其函数值;

有界闭区间上连续函数的最值

如果函数f(x,y)在有界区域D上连续,则f(x,y)在D上必定取得最大值和最小值,使函数取得最大值或最小值的点既可能在D内部,也有可能在D的边界上,如果函数f(x,y)在D内部的点(x0,y0)处取得最大值或最小值,则(x0,y0)必是函数的极值点.因此求f(x,y)在D上的最大值和最小值可采取下述方法:

(1)求出f(x,y)在D内的可能极值点(全部驻点、一阶偏导数不存在的点),并求出其函数值;

(2)求出f(x,y)在D的边界上的最大值和最小值(这是以函数f(x,y)为目标函数,以D的边界曲线方程为约束条件的条件极值问题);

(3)比较上述函数值的大小,最大的就是函数f(x,y)在D上的最大值,最小的就是函数f(x,y)在D上的最小值.

图7.30

例1 求函数f(x,y)=x2(4y-xy)-x2y2在区域D上的最大值和最小值,其中D是由x+y=6、x=0及y=0所围成的闭区域.

解 区域D如图7.30所示.函数f(x,y)在闭区域D上连续,在D内可偏导.(www.daowen.com)

下面考虑f(x,y)在D的边界上的情况:

当x=0,0≤y≤6时,f(x,y)=0;当y=0,0≤x≤6时,f(x,y)=0;当x+y=0,0≤x≤6时,f(x,y)被限制在x+y=0上,所以f(x,y)可表示为一元函数

由h′(x)=6x(x-4)=0,得h(x)在(0,6)内唯一驻点x=4,且h(4)=f(4,2)=-64,又h(0)=h(6)=0,可知h(x)在[0,]

6上的最大值为0,最小值是-64.

比较以上可得,f(x,y)在D上的最小值f(4,2)=-64,最大值为f(2,1)=4.

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