求由下列方程所确定的隐函数z=z(x y)的极值: (1)z2+xyz-x2-xy2-9=0; (2)x2+y2+z2-2x+4y-6z-11=0
极值,函数
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(1)将隐函数方程两边分别关于x,y求偏导数,得
2zzx+yz+xyz-2x-y2=0, ①
2zzy+xz+xyz-2xy=0, ②令zx=0,zy=0得y(z-y)=2x,z(z-2x)=0,再与隐函数满足的方程z2+xyz-x2-xy2-9=0联立,可得驻点(0,0),(0,±3)以及它们对应的函数值z(0,0)=±3,z(0,±3)=±3,记△(x,y)=zxxzyy-zxy2,再将方程①两边分别关于x,y求偏导数,将方程②两边关于y求偏导数,得
2zx2+2zzxx+2yzx+xyzxx-2=0,
2zyzx+2zzxy+z+yzy+xzx+xyzxy-2y=0,
2zy2+2zzyy+2xzy+zyzyy-2x=0,
在点(0,0)处,z(0,0)=±3,zyy=0,(0,0)不是极值点.
在点(0,±3)处,z(0,±3)=±3,zyy=0,(0,±3)不是极值点
(2)隐函数z=z(x,y)的极值可以看做在隐函数方程限制下z的极值.作拉格朗日函数
L(x,y,z,λ)=z+λ(x2+y2+z2-2x+4y-6z-11),
解方程组▽L(x,y,z,λ)={Lx,Ly,Lz,Lλ}=0,得驻点
x1=1,y1=-2,z1=8,x2=1,y2=-2,z2=-2,因Lxx=2λ,Lxz=0,Lxz=0,Lyy=2λ,Lyz=0,Lzz=2λ,故得二次型对应的矩阵.于是,由泰勒公式可知,z1=8是极大值,z2=-2是极小值。
