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极值点的判别法在线视频

极值点的判别法

下一节:极值问题举例

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极值点的判别法课程教案、知识点、字幕

通过前面的介绍 我们知道

偏导数都等于零的点

有可能是极值点

那我们就问

偏导数都等于零的点

它到底是不是极值点

那我们给出一个判别法

也就是判别

驻点是极值点的一个充分条件

我们回忆一下 对一元函数来说

导数等于零的点是不是极值点

我们曾经给出一个判别方法

就是说 如果它在这点倒数等于零

但是二阶导数不等于零时

它就是极值点

那对于这个判别法

我们能不能推广到多元函数

如果推广到多元函数时

它的形式是什么

现在我们以二元函数为例

给出它的一个推广形式

我们设函数f(x,y)

在点(a,b)及其附近

具有二阶连续偏导数

函数在(a,b)点的

两个一阶导数都等于零

我们记它在(a,b)这一点

关于x的二阶偏导数等于A

在这一点

它的二阶混合偏导数等于B

在(a,b)这一点

关于y的二阶偏导数等于C

那我们就会得到如下结论

如果AC减B方大于零

同时a也是大于零的

这时候我们就能判断

(a,b)这个点是函数的极小值点

第二个结论

如果AC减B方这个表达式大于零

同时a又是小于零的

这时候我们就能断定

(a,b)这个点

是函数f(x,y)的极大值点

第三个结论

如果我们知道AC减B方

这个表达式的值是小于零的

这时候我们就能断定

(a,b)这个点

不会是函数f(x,y)的极值点

最后一个结果

也是我们最不想见到的

如果AC减B方这个表达式的值

正好等于零

这个时候我们就说无法判断

无法判断的意思就是说

在这个条件下

(a,b)这个点既可能是函数的极值点

也可能不是函数的极值点

从这个定理我们可以看出

与一元函数相比

它把二阶导数不等于零

实际上就转化成了

与二阶偏导数有关的

一个表达式的值是不等于零的

也就是AC减B方不等于零时

那么 我们就可以判定

它是极值点还是不是极值点

如果AC减B方等于零时

那我们用这个方法就无法判定

这个点到底是极值点还是不是极值点

那为什么把一元函数

的二阶导数的一些性质

推广到这个与三个二阶偏导数

有关系的表达式上来

那我们回忆一下

对于一元函数这个证明

我们既可以用二阶导数的定义

去反推在给定条件下

一阶导数在这个点的

左右两侧是变号的

所以说它是极值点

还有一个证明方式

就是用所谓的泰勒公式

用带有拉格朗日余项的泰勒公式

通过在给定的条件下

来说清楚在这点附近

余项是不变号的

所以说它是极值点

如果余项是变号的

它就不是极值点

在这儿 我们就用

带有拉格朗日余项的一阶泰勒公式

来给这个定理做一个简短的证明

我们假设这个函数

它是具有二阶连续偏导数

那么根据前面我们学过的

二元函数在一点的一阶

带有拉格朗日型余项的泰勒公式

我们可以写出来

f(x,y)减掉f(a,b)

应该等于偏f/偏x (a,b)点的值

乘上(x-a)

再加上偏f/偏y 在(a,b)点取值

乘上(y-b)

这是一次方部分

二次方部分

也就在加上2的阶乘分之一

就是二分之一

这个时候 我们直接写它的余项

它的余项应该是

偏方f/偏x方 在某一点(ξ,η)的值

乘上(x-a)的平方

再加上两倍的偏方f/偏x偏y

还是在(ξ,η)这一点的值

乘上(x-a)(y-b)

再加上偏方f/偏y方

仍然是在(ξ,η)这一点取值

再乘上(y-b)的平方

其中这个点(ξ,η)是在

(a,b)和(x,y)做端点的线段上的一点

这是利用一阶

带拉格朗日余项的泰勒公式

我们得到的

在这个定理里面

我们考虑的是驻点

所以说这个一次项就没有了

这样 我们要判断

这两点值差的正负号

只要判断

最后这个表达式的正负号就行了

如果我们能判断了

这两点函数值差的正负号

我们就自然知道说

在(a,b)这点附近

这一点的函数值是不是最大的

是不是最小的

所以说接下来的问题

我们就看后面这一个

为了表述简单

我们就记A一杠

等于偏方f/偏x方在这一点的值

类似地 B一杠 表示的

就是偏方f/偏x偏y在这一点的值

C一杠 表示的

是偏方f/偏y方在这一点的值

这样子的时候

我们就直接得到了

我们的f(x,y)减掉f(a,b)

就等于二分之一倍的

这括号里面 这应该就是

A一杠乘上(x-a)的平方

加上两倍的B一杠

乘上(x-a)乘上(y-b)

再加上C一杠乘上一个(y-b)的平方

我们知道 它的二阶偏导数

在这一点是连续的

所以说 我们用这个

A一杠C一杠减掉B一杠的平方

得到的这个表达式的值

实际上在(a,b)这点附近

A乘C减B方这个表达式的值

应该是同号的

这用的是连续函数的保号性质

A B C就是定理中的A B C

类似地当然就是

A一杠与A它应该

也是在(a,b)这点附近是同号的

这样解释完之后 我们再来看一下

在这里面x y是

不能同时等于a和等于b的

所以我们不妨假设y是不等于b的

y不等于b时

我们把这个表达式进行变形

则f(x,y)减掉f(a,b)

就等于一个二分之(y-b)的平方

这里面就变成了一个A一杠

乘上(x-a)除上(y-b)括 起来的平方

再加上一个两倍的B一杠

这面就是一个(x-a)(y-b)

这面加上C一杠

那么请大家看一下

这个中括号 应该是

这一个变量的一个二次多项式

二次多项式

那么这个时候

它的判别式是什么

判别式Δ就等于一个

2 B一杠的平方

应该就是4倍的B一杠的平方

再减掉一个4倍的A一杠C一杠

减掉4倍的A一杠C一杠

那这样子的时候

我们来看一下

这个判别式 如果是小于零

就是Δ如果小于零

小于零 说明这个中括号

它是不会等于零的

就相当于抛物线

与坐标轴是没有交点的

它不等于零的时候

那当然 它要么恒大于零

要么恒小于零

那我们怎么看

这个时候 如果A一杠

又是 就是这一个 如果是大于零时

则说明开口朝上的抛物线

与x轴没有交点

这时候就推出了

这个中括号里面这个值

是严格大于零的

而前面乘的是一个平方项

当然也是大于零

这个时候 也就推出了

f(x,y)减掉f(a,b)大于零

也就是大于f(a,b)

这就是我们要证的一个结论

也就是判别是小于零

也就是B的平方减AC应该是小于零

也就是AC减B的平方大于零

这个地方就是指的判别式小于零

首项系数又大于零时就推出了

这一点的函数值

是所有的函数值里面最小的

当然如果在判别式小于零

而且平方项的系数也小于零的时候

这指的 它表示的应该

是一个开口朝下的抛物线

与x轴没有交点

所以说 这个中括号

应该是严格小于零的

前面这个因子是大于零的

所以乘积是小于零的

这样就推出了

f(x,y)减掉f(a,b)是小于零

也就是f(x,y)是小于(a,b)的

这个条件 判别式小于零

也就是AC减B方大于零

而且A又小于零时

就推出了(a,b)这个点

是它的极大值点

这实际是我们定理中的第二个结论

第三个结论说

我这个判别式大于零

判别式大于零 对二次多项式来说

也就是它的图像

肯定跟横轴有交点

换句话说 也就是对这个变量来说

有时候它对应的抛物线

是落在横轴上方

函数值大于零

有时候 它是对应着

抛物线上位于x下方的点

也就是这个时候

这个中括号在(a,b)这一点附近

有的时候大于零

有的时候小于零

换句话说

也就是在(a,b)这一点附近

有的点的函数值比f(a,b)来得大

有的点的函数值比f(a,b)来得小

那我们当然就能推出

这时候f(a,b)在这点附近

既不是最大也不是最小

它当然就是 不是极值点

这是我们第三个结论

说第四个结论

AC减B方等于零

指的是判别是等于零

判别是等于零

那如果它是开口朝上

判别式等于零 那自然能够说

这一点的函数值可能是最小值

可是如果开口朝下判别是等于零

那就说明这一点的函数值

可能是最大值

所以这个时候

光有判别是等于零

我们并不能得到

它到底是极大还是极小的结论

关于第四个 我们举一个例子

一个就是请大家考虑一下

f(x,y)等于x三次方加上y的三次方

那么对这个函数

它在原点 因为它的

二阶偏导数全是等于零的

自然满足AC减B方是等于零 但是

原点既不是这个函数的极大值点

也不是极小值点

这是一种情况 另外一个

请大家看一下这个函数

我写成x四次方加上y的四次方

那么对这个函数来说

它在原点的所有的二阶偏导数

都是等于零的

所以对这个函数来说

仍然是AC减B方等于零

但是我们知道

因为它在原点的函数值等于零

零是所有的函数值里面最小的

当然也是极小的

也就是最后两个函数

正好说清楚了

当AC减B方等于零时

有时候它是极值点

有时候它不是极值点

所以说这个时候该如何判断

我们要具体情况具体分析

微积分——多元函数与重积分课程列表:

第一章 多元函数微分学

-第一节 多元连续函数

--向量的内积与长度-1

--向量的内积与长度-2

--R^n中的点列的收敛性

--内点、外点、边界点-1

--内点、外点、边界点-2

--开集、闭集、区域

--多元函数的有关概念

--二重极限的定义

--二重极限的例题

--二次极限的定义

--连续与一致连续的定义

--连续函数的性质-1

--连续函数的性质-2

--连续函数的性质-3

-第一章 多元函数微分学--第一节练习题

-第二节 多元函数的偏导数

--偏导数的概念

--偏导数的几何意义

--高阶偏导数的概念

--混和偏导数与求导顺序无关的条件

-第一章 多元函数微分学--第二节练习题

-第三节 多元函数的全微分

--全微分的概念

--可微的必要条件

--可微的充分条件

--可微的充要条件

--多元函数的原函数

-第一章 多元函数微分学--第三节练习题

-第四节 多元函数的微分法

--复合函数微分法之一

--复合函数微分法之二

--复合函数求导数(举例)

--隐函数存在定理

--隐函数求导法(举例)

--隐函数组求导法

-第一章 多元函数微分学--第四节练习题

-第五节 多元函数的方向导数与梯度向量

--方向导数的概念

--方向导数的计算

--梯度向量的概念与计算

-第一章 多元函数微分学--第五节练习题

-第六节 映射及其微分

--映射与连续映射的概念

--映射的导数、微分、雅克比矩阵

--复合映射的微分法

-第一章 多元函数微分学--第六节练习题

-第七节 多元函数的泰勒公式(以二元函数为例)

--二元函数有Peano型余项的Taylor公式

--二元函数有Peano型余项的Taylor公式-2

--二元函数带有Lagrange型余项的泰勒公式

-第一章 多元函数微分学--第七节练习题

第二章 多元函数微分学应用

-第一节 多元函数微分学的几何应用

--空间曲线的切线与法平面(之一)

--空间曲线的切线与法平面(之二)

--空间曲线的切线与法平面问题举例

--曲面的切平面与法线(之一)

--曲面的切平面与法线(之二)

--曲面的切平面与法线(之三)

--曲面的切平面与法线问题举例

-第二章 多元函数微分学应用--第一节练习题

-第二节 多元函数的极值

--极值点的概念和必要条件

--极值点的判别法

--极值问题举例

-第二章 多元函数微分学应用--第二节练习题

-第三节 多元函数的条件极值

--二元函数条件极值问题的提法

--三元函数条件极值问题的提法(之一)

--三元函数条件极值问题的提法(之二)

--条件极值问题的直接解法

--条件极值问题的Lagrange解法

--条件极值问题举例

--多元函数在有界闭域上的最值

--最小二乘法

-第二章 多元函数微分学应用--第三节练习题

第三章重积分

-第一节 二重积分的概念和性质

--二重重积分引入

--二重积分定义

--二重积分性质

--关于二重积分性质的例题

-第二节 二重积分的计算

--二重积分的计算:直角坐标系(1)

--二重积分的计算:直角坐标系(2)

--二重积分的计算:直角坐标系(3)

-第三章重积分--第二节练习题

-第三节 极坐标系及一般坐标系

--极坐标系

--一般坐标系

--二重积分的一般坐标变换公式

--二重积分的计算:极坐标系

--二重积分的计算:极坐标系例题

--二重积分的计算:一般坐标系例题

-第三章重积分--第三节练习题

-第四节 三重积分

--三重积分的引入

--三重积分的定义

--三重积分的性质

--直角坐标系

--三重积分的计算:例题(1)

--三重积分的计算:例题(2)

--空间坐标变换

--空间柱坐标系

--空间柱坐标系例题(1)

--空间柱坐标系例题(2)

--球坐标系

--球坐标系例题

-第三章重积分--第四节 练习题

-第五节 第一类曲线积分

--第一类曲线积分的引入

--第一类曲线积分的定义

--第一类曲线积分的性质

--第一类曲线积分的计算公式

--第一类曲线积分的计算例题

-第三章重积分--第五节 练习题

-第六节 第一类曲面积分

--第一类曲面积分的引入

--第一类曲面积分的定义

--第一类曲面积分的性质

--第一类曲面积分的计算公式

--第一类曲面积分的计算例题(1)

--第一类曲面积分的计算例题(2)

-第三章重积分--第六节 练习题

-第七节 含参变量积分

--含参定积分的定义

--含参积分的连续性

--含参积分的导数

--含参积分的例题

-- 广义含参积分的一致收敛性

--广义含参积分的连续性和积分导数

-第三章重积分--第七节 练习题

第四章 向量分析

-第一节 第二类曲线积分

--第二类曲线积分的引入

--第二类曲线积分的定义

--第二类曲线积分的性质第二类曲线积分的性质

--第二类曲线积分的性质

-第四章 向量分析--第一节 练习题

-第二节 Green公式及其应用

--平面第二类曲线积分:Green公式

--平面第二类曲线积分的计算:利用Green 公式

-第四章 向量分析--第二节 练习题

-第三节 第二类曲面积分

--曲面的定向

--第二类曲面积分的引入

--第二类曲面积分的定义与性质

--第二类曲面积分的计算

-第四章 向量分析--第三节 练习题

-第四节 Gauss公式与Stokes公式

--Gauss公式

--第二类曲面积分的计算:Gauss公式

--Stokes公式及其应用

-第四章 向量分析--第四节 练习题

-第五节 无源场,保守场与调和场

--平面保守场

--势函数及其计算

--空间保守场

--常见的场

-第四章 向量分析--第五节 练习题

第五章 常微分方程

-第一节 微分方程的基本概念

--微分方程概念举例

--微分方程的基本概念

--一阶微分方程定解问题解的存在唯一性

-第二节 可求解的一阶微分方程(初等积分法)

--变量分离方程

--齐次型方程

--可化为齐次型方程的方程

--一阶线性微分方程的概念和解的性质

--一阶线性微分方程的解法

--Bernoulli方程

--可降阶方程(之一)

--可降阶方程(之二)

-第五章 常微分方程--第二节 练习题

-第三节 高阶线性微分方程解的结构

--线性微分方程解的性质

--函数组线性相关(无关)的概念

--函数组线性相关的必要条件

--线性微分方程解函数组线性相关的判别法

--线性微分方程解的结构

-第五章 常微分方程--第三节 练习题

-第四节 高阶线性常系数微分方程

--视频5--17 二阶线性齐次微分方程的特征法

--n阶线性齐次微分方程的特征法

-- 线性齐次微分方程的特征法举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之一)举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之二)

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之二)举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的变动任意常数法

--二阶线性微分方程的变动任意常数法

--二阶线性微分方程的变动任意常数法(之二)

--欧拉方程

--欧拉方程举例

-第五章 常微分方程--第四节 练习题

极值点的判别法笔记与讨论

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