无条件极值与条件极值
本類題幾乎年年必考,今年很大可能考條件極值。本次總結(jié)思路為主,計算量過大,故略。
一、無條件極值
該問題相對簡單只需注意以下兩類問題
1、概念判斷
如何方便記憶?
例題(1)
由題意易得f(0,0)=0
(1)
(2)
方法與(1)一致,湊出可微定義式即可。同樣成立
(3)、(4)
運(yùn)用放縮思想即可,如果不會也可以運(yùn)用脫帽法
故由定義可知,在(0,0)處一定取得極小值
例題(2)
同理對分母進(jìn)行放縮即可,再有保號性和定義即可判斷
2、常規(guī)計算
例題(1)
這個稱之為常規(guī)計算,類比2020無條件極值只是單純考驗計算
只需要注意:多元函數(shù)在有界閉區(qū)域(閉區(qū)域指包含邊界的區(qū)域)也一定具有最值;且在區(qū)域內(nèi)部的最值一定為極值。
對于本題第一問常規(guī)計算即可。
對于第二問,我們會進(jìn)行判斷,因為區(qū)域內(nèi)部最值一定為極值,而由(1)(這里略去計算,很簡單)內(nèi)部沒有極大值,故得出最大值一定在邊界取。再取邊界上任意值(如(0,-2)和(1)中極小值比較)即可。綜上,可以得出最值一定在邊界取得。
例題(2)
毫無技巧可言,就是隱函數(shù)求偏導(dǎo)+計算
例題(3)
這個稱之為轉(zhuǎn)化思想計算,即在一定程度上將二元化為一元,精簡計算量,只做學(xué)習(xí)。
按步驟求解會得到兩組解①(x,y)=(0,0) ②x2+y2=1
再對①進(jìn)行判斷時,從定義入手,會立刻判斷出為極小值
而對②進(jìn)行判斷時,如果再去求二次偏導(dǎo)就太麻煩,不妨令x2+y2=t轉(zhuǎn)化為一次函數(shù)求導(dǎo)來判斷
二、條件極值
該類問題是今年的重點,難點就在于①找出限制條件②構(gòu)造λ的目標(biāo)函數(shù)③計算
①對于限制條件:
一般就是題目給出或者實際問題條件轉(zhuǎn)化
②對于目標(biāo)函數(shù)構(gòu)造:
學(xué)會靈活變通,這樣會精簡計算
③計算:
對于求解拉格朗日乘數(shù)法,要學(xué)會作差和作商,及一定線性代數(shù)、極坐標(biāo)的運(yùn)算方法
1、常規(guī)計算
介紹簡單的計算,只考察對區(qū)域內(nèi)部和邊界進(jìn)行判斷,然后就是計算
例題(1)
算出f(x,y)表達(dá)式后,本道真題仍是純計算,不過就是需要分類討論一下,先由無條件極值計算區(qū)域D內(nèi)部極值,再由條件極值,構(gòu)造,算出D邊界的極值,當(dāng)然對于本問,令x=cost、y=2sint進(jìn)行計算會更加快速。
例題(2)
仍是無條件極值計算區(qū)域D內(nèi)部極值;對于D邊界,本題較為特殊,單獨考慮x軸、y軸和x+y=6,這里x軸、y軸判斷較為簡單,對于x+y=6,比較特殊,可以將該條件代入f(x,y)化為一次函數(shù),求導(dǎo)判斷極值。
當(dāng)然上述兩題,方法單一,目標(biāo)明確,就是單純計算量極大。
2、應(yīng)用
比較考察計算和函數(shù)的構(gòu)造,以及對幾何知識的了解(比如:點到面的距離、開口水箱表面積、切線法線、橢球內(nèi)接長方體等等)
例題(1)
本題還是雙條件極值,但不難,難在對函數(shù)的構(gòu)造
大體圖像如上,,點到平面距離可想而知就是|z|,但是如果求偏導(dǎo)豈不是不存在,此時我們就需要構(gòu)造F=z2+λ(...)+u(...)的函數(shù),最后對得出的結(jié)果開方即可。
例題(2)
本道題就是對給出條件進(jìn)行分析了,假設(shè)分為三段為x、y、z,那么限制條件就是x+y+z=2,而面積需要先由x、y、z從周長得出邊長在計算,最難的仍是后面大量的計算。【本題運(yùn)用柯西不等式可以秒解,但考試貌似是不能運(yùn)用,故此不寫了】
3、特殊計算
我做了李永樂的歷年真題集的多元函數(shù)極值問題章節(jié),感覺此類問題涉及的壓根沒有,而是別的輔導(dǎo)書上有過出現(xiàn)。可能是考研就是單純想考對這一塊的應(yīng)用,而非計算上的花里胡哨。當(dāng)然看看也無妨。
例題(1)
本題原題干有限制必須運(yùn)用條件極值(我沒截圖),但是運(yùn)用條件極值,首先限制條件不好想,其次計算量也不小,感興趣可以計算一下,這里是令(x+y+z)/6=a為限制條件,構(gòu)造F=xy2z3-λ[(x+y+z)/6-a]
本題如果沒限制,還可以運(yùn)用基本不等式:
例題(2)
本題重點在于對f(x,y)有唯一駐點的理解,先看答案:
將本話轉(zhuǎn)為方程唯一解,即行列式不為0,考察一定的線代知識。
例題(3)
本題解法在于如何使用最值均滿足該方程這個條件,分為兩個方法:
法一:直接構(gòu)造求解,擠牙膏算就行(結(jié)合了一些線性代數(shù)的知識)
法二:構(gòu)造二次型,避開繁雜的計算(只做學(xué)習(xí)即可,但同濟(jì)教材有該類型題目)
以下是老師單獨講的一道10年數(shù)三真題:運(yùn)用三種方法求解,包含二次型的講解:
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的无条件极值与条件极值的全部內(nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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