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        多元函數(shù)極值和條件極值的判定方法

        2016-11-27 11:16:48葛培運(yùn)
        決策與信息 2016年33期
        關(guān)鍵詞:解題效率內(nèi)容

        葛培運(yùn)

        鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院 458030

        多元函數(shù)極值和條件極值的判定方法

        葛培運(yùn)

        鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院 458030

        多元函數(shù)極值和條件極值判定方法主要包括代入消元法、拉格朗日乘數(shù)法、幾何模型法、參數(shù)方程法、借助重要不等式法。將其應(yīng)用到研究活動(dòng)中,能化復(fù)雜為簡(jiǎn)單、拓展研究思維、提高研究效率。高等數(shù)學(xué)研究活動(dòng)中,應(yīng)該結(jié)合具體內(nèi)容合理選擇相應(yīng)的方法,促進(jìn)研究工作效率提升,為提升高等數(shù)學(xué)研究工作效率創(chuàng)造良好條件。

        多元函數(shù)極值;條件極值;判定方法;代入消元法

        一、引言

        多元函數(shù)是高等數(shù)學(xué)的重要組成內(nèi)容,為研究人員所普遍重視和關(guān)注。對(duì)很多研究人員來(lái)說(shuō),該部分內(nèi)容的研究難度大,理解起來(lái)比較困難,也難以靈活應(yīng)用多種方法判定極值,制約研究人員的研究效率提升,甚至讓他們產(chǎn)生畏難情緒,降低研究的自信心,不利于調(diào)動(dòng)研究人員開(kāi)展研究活動(dòng)的主動(dòng)性。為彌補(bǔ)這些缺陷與不足,應(yīng)該采取有效方法,加強(qiáng)相關(guān)研究工作,讓研究者正確判定極值,從而更為有效的融入研究活動(dòng),提高研究效果和效率。文章探討分析多元函數(shù)極值和條件極值判定方法的意義,并提出具體的應(yīng)用對(duì)策,希望能為研究活動(dòng)開(kāi)展和研究效率提升提供借鑒與啟示。

        二、多元函數(shù)極值和條件極值判定方法的意義

        多元函數(shù)極值和條件極值的內(nèi)容比較復(fù)雜,解題難度大。為有效實(shí)現(xiàn)解題的目的,促進(jìn)研究工作效率的提升,綜合采取有效的判定方法是必要的,其重要作用體現(xiàn)在以下方面。

        (一)化復(fù)雜為簡(jiǎn)單。整個(gè)多元函數(shù)研究活動(dòng)中,極值和條件極值是關(guān)鍵內(nèi)容,同時(shí)又是比較難的內(nèi)容,很多研究者研究起來(lái)感到比較困難,存在畏難情緒,缺乏研究該部分內(nèi)容的自信心。為有效破解研究中遇到的這些困難,應(yīng)該結(jié)合具體內(nèi)容,加大輔導(dǎo)力度,讓研究者有效融入研究活動(dòng),掌握正確的判斷方法。進(jìn)而將復(fù)雜的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單,有效融入研究活動(dòng),深化對(duì)多元函數(shù)極值的了解,激發(fā)研究興趣,從而取得更好的研究效果。

        (二)拓展研究思維。高等數(shù)學(xué)知識(shí)研究中,除了研究基本的理論知識(shí)外,還要善于把握正確的方法,能有效拓展思維,讓研究者更好投入研究活動(dòng),激發(fā)研究興趣,促進(jìn)研究效果提升。多元函數(shù)極值和判定的研究過(guò)程中,由于自變量增加,加大解題難度,采用一般研究方法難以有效掌握相關(guān)內(nèi)容,也加大解題難度。在這樣的背景下,應(yīng)該加強(qiáng)指導(dǎo),讓研究者掌握正確的極值判定方法,有效融入研究活動(dòng)之中,進(jìn)而破解困難,拓展研究人員的思維。例如,在整個(gè)研究過(guò)程中,對(duì)極值存在的必要或充分條件的理解、求極值方法存在的陷阱和解決方法、求穩(wěn)定點(diǎn)過(guò)程的繁瑣計(jì)算等內(nèi)容,都加大研究難度,導(dǎo)致一些研究人員難以把握正確的研究方向。也影響解題思路,難以拓展思維。在這樣的背景下,更應(yīng)該努力把握極值判定方法,拓展思維空間,掌握正確的方法,提高多元函數(shù)極值判定的研究效率。

        (三)提高研究效率。通過(guò)對(duì)極值判定方法的研究,能拓展研究人員的思維,讓他們有效融入研究活動(dòng)。并根據(jù)多元函數(shù)的具體內(nèi)容,掌握正確的解題方法,迅速而快捷的解答疑惑,提高研究工作效率,起到事半功倍的效果,對(duì)高等數(shù)學(xué)研究的作用也是十分明顯的。

        三、多元函數(shù)極值和條件極值判定方法的應(yīng)用

        為更好判定極值,促進(jìn)研究效果和效率提升,結(jié)合高等數(shù)學(xué)的基本內(nèi)容,在多元函數(shù)研究過(guò)程中,可以綜合采取以下有效方法。這些方法各有自己的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),整個(gè)研究過(guò)程中,應(yīng)該根據(jù)題目的具體內(nèi)容,靈活選擇相應(yīng)的方法,實(shí)現(xiàn)提高研究工作效果,提升研究效率的目的。

        (一)代入消元法。該方法在多元函數(shù)極值判定中十分常見(jiàn),具體研究過(guò)程中,能讓復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化,使之轉(zhuǎn)化為普遍的求極值形式,方便問(wèn)題的解答,有利于促進(jìn)研究工作效果提升。使用前要考察約束條件的一階偏導(dǎo)數(shù),選擇需要消去的變量,進(jìn)而把握正確的解題方法。還可以通過(guò)多元函數(shù)的隱函數(shù)存在定理,找到多元函數(shù)所需條件,從而正確應(yīng)用消元法解題,提高解題正確性。

        例1:

        求z=x2+y2在約束條件x2+y-1=0下的極值。

        利用代入消元法求解,將x2=1-y代入z=x2+y2,得出z=1-y+y2,令z=-1+2y=0,得可能極值點(diǎn),進(jìn)而求出極小值為3/4。

        (二)拉格朗日乘數(shù)法。教材對(duì)該方法有相應(yīng)的介紹,研究人員在研究過(guò)程中,應(yīng)該注重深入理解,掌握該方法的應(yīng)用策略,從而順利求出多元函數(shù)極值,取得更好的研究效果。結(jié)合隱函數(shù)存在定理,應(yīng)用該方法判定極值的條件是,函數(shù)都連續(xù),并且偏導(dǎo)數(shù)存在。這樣有利于把握正確的解題方法,讓研究人員更好融入研究活動(dòng),有效判定函數(shù)極值。該方法應(yīng)用范圍廣,可以推廣到目標(biāo)函數(shù)為多元函數(shù),條件為多個(gè)方程的情形。有利于提高解題效果,正確判定函數(shù)極值。

        (三)幾何模型法。幾何模型法也是判定極值的重要方法,具體應(yīng)用中越來(lái)越受到重視和關(guān)注。借助多元函數(shù)微分學(xué)的幾何應(yīng)用,得到多元函數(shù)條件極值的求解方法。從而正確解答, 滿足研究工作的需要,取得更好的效果,正確判定函數(shù)極值。

        (四)參數(shù)方程法。由于每個(gè)方程的條件極值存在差異,并非每個(gè)條件極值都能轉(zhuǎn)化為無(wú)條件極值,為提高解題效果,可以采用參數(shù)方程法。從條件中解出單值函數(shù)相對(duì)容易,才能利用該方法轉(zhuǎn)換。如果能從條件中解出多值函數(shù),效果更佳,實(shí)現(xiàn)順利判定極值的目的。

        例2:

        求z=x2+y2在約束條件下的最小值與最大值。

        分析可以得知,函數(shù)在圓內(nèi)的可能極值點(diǎn)。令zx=0,zy=0,解得點(diǎn)(0,0),z(0,0)=0為函數(shù)的最小值。

        (五)借助重要不等式法。例如,根據(jù)多元函數(shù)基本情況,借助柯西不等式、均值不等式。從而順利判定函數(shù)極值,方便解題,提高判定準(zhǔn)確性,提升研究效果。

        四、結(jié)束語(yǔ)

        綜上所述,整個(gè)高等數(shù)學(xué)研究過(guò)程中,函數(shù)極值求法和判定是非常關(guān)鍵的內(nèi)容,對(duì)研究活動(dòng)開(kāi)展和研究效率提升具有重要作用。應(yīng)該明確其重要作用,結(jié)合函數(shù)極值判定的具體內(nèi)容,采取有效的研究方法,推動(dòng)研究活動(dòng)順利進(jìn)行,提高解題效率,營(yíng)造輕松愉快的氛圍。作為研究人員,要善于總結(jié)經(jīng)驗(yàn),提高研究效率,注重對(duì)相關(guān)方法的研究。從而在解題中能熟練應(yīng)用方法判定極值,促進(jìn)研究效果和研究效率提升,為高等數(shù)學(xué)研究順利進(jìn)行創(chuàng)造良好條件。

        [1]方倩珊,吳全榮.多元函數(shù)條件極值的求法探究[J].福建師大福清分校學(xué)報(bào),2014(2),5-10.

        [2]袁勇民.多元函數(shù)極值問(wèn)題的解法綜述[J].江蘇教育學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)),2012(6),17-19.

        [3]楊斌,干曉蓉.等約束條件下多元函數(shù)條件極值的充分條件[J].云南師范大學(xué)學(xué)報(bào),2012(2),47-52.

        [4]李安東.多元函數(shù)極值和條件極值的一般判定方法[J].皖西學(xué)院學(xué)報(bào),2006(2),30-33.

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