2016年考研数二第17题解析:利用偏导数求函数极值

题目

编号:A2016217

已知函数 z= z(x,y) 由方程 (x2+ y2)z+ lnz+ 2(x+y+1)=0 确定,求 z=z(x,y) 的极值.

解析

对式子 (x2+ y2)z+ lnz+ 2(x+y+1)=0 中的变量 x 求偏导,可得:

2xz+(x2+y2)zx+1zzx+2=0.

对式子 (x2+ y2)z+ lnz+ 2(x+y+1)=0 中的变量 y 求偏导,可得:

2yz+(x2+y2)zy+1zzy+2=0.

令:

{zx=0;zy=0.

则:

{2xz+2=0;2yz+2=0.

{x=1z;y=1z.

式代入到 (x2+ y2)z+ lnz+ 2(x+y+1)=0, 可得:

2zz2+lnz+4z+2=0

2z+lnz+4z+2=0

lnz2z+2=0

z=1.

结合 式和 式,可得:

{x=1;y=1.

接着:

2xz+(x2+y2)zx+1zzx+2=0

x

2(z+xzx)+2xzx+(x2+y2)2zx21z2(zx)2+1z2zx2=0

2z+4xzx+(x2+y2)2zx21z2(zx)2+1z2zx2=0.

2xz+(x2+y2)zx+1zzx+2=0

y

2xzy+2yzx+(x2+y2)2zxy1z2zyzx+1z2zxy=0.

2yz+(x2+y2)zy+1zzy+2=0

y

2(z+yzy)+2yzy+(x2+y2)2zyy1z2(zy)2+1z2zyy=0

2z+4yzy+(x2+y2)2zyy1z2(zy)2+1z2zyy=0.

x=1, y=1, zx=0, zy=0, z=1 分别代入上面得到的 , , 式,可得:

{2z+4xzx+(x2+y2)2zx21z2(zx)2+1z2zx2=0;2xzy+2yzx+(x2+y2)2zxy1z2zyzx+1z2zxy=0;2z+4yzy+(x2+y2)2zyy1z2(zy)2+1z2zyy=0.

{2+32zx2=0;32zxy=0;2+32zyy=0.

{A=2zx2=23;B=2zxy=0;C=2zyy=23.

由于 ACB2=49>0, 于是,点 (1,1) 是函数 z(x,y) 的一个极值点。

又由于 A=23<0, 因此,点 (1,1) 是函数 z(x,y) 的一个极大值点,且极大值为:

z=1.


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