求z=x^4+y^4-4xy+1的极值
我们可以使用二阶偏导数的方法来求解这个问题。首先,我们计算关于$x$和$y$的一阶偏导数:
$$\frac{\partial z}{\partial x} = 4x^3 - 4y$$ $$\frac{\partial z}{\partial y} = 4y^3 - 4x$$
然后,我们计算关于$x$和$y$的二阶偏导数:
$$\frac{\partial^2 z}{\partial x^2} = 12x^2$$ $$\frac{\partial^2 z}{\partial y^2} = 12y^2$$ $$\frac{\partial^2 z}{\partial x \partial y} = -4$$
接下来,我们令一阶偏导数等于零,求解$x$和$y$的值:
$$\frac{\partial z}{\partial x} = 0 \implies 4x^3 - 4y = 0$$ $$\frac{\partial z}{\partial y} = 0 \implies 4y^3 - 4x = 0$$
解这个方程组,我们可以得到两个解:$(x, y) = (1, 1)$和$(x, y) = (-1, -1)$。
然后,我们计算二阶偏导数的值并代入解后的$x$和$y$的值:
$$\frac{\partial^2 z}{\partial x^2}(1) = 12(1)^2 = 12$$ $$\frac{\partial^2 z}{\partial y^2}(1) = 12(1)^2 = 12$$ $$\frac{\partial^2 z}{\partial x \partial y}(1) = -4$$
$$\frac{\partial^2 z}{\partial x^2}(-1) = 12(-1)^2 = 12$$ $$\frac{\partial^2 z}{\partial y^2}(-1) = 12(-1)^2 = 12$$ $$\frac{\partial^2 z}{\partial x \partial y}(-1) = -4$$
接下来,我们使用二阶偏导数的判别式来判断这两个解是否为极值点:
$$D = \frac{\partial^2 z}{\partial x^2} \cdot \frac{\partial^2 z}{\partial y^2} - \left(\frac{\partial^2 z}{\partial x \partial y}\right)^2$$
代入上面计算的值:
$$D(1, 1) = (12)(12) - (-4)^2 = 144 - 16 = 128$$ $$D(-1, -1) = (12)(12) - (-4)^2 = 144 - 16 = 128$$
由于判别式大于零,所以这两个解$(1, 1)$和$(-1, -1)$都是极值点。
最后,我们需要判断这两个解是极大值点还是极小值点。我们可以通过计算二阶偏导数的值来判断。如果二阶偏导数的值大于零,则是极小值点;如果二阶偏导数的值小于零,则是极大值点。
$$\frac{\partial^2 z}{\partial x^2}(1) = 12 > 0$$ $$\frac{\partial^2 z}{\partial x^2}(-1) = 12 > 0$$
所以,解$(1, 1)$和$(-1, -1)$都是极小值点。
综上所述,函数$z = x^4 + y^4 - 4xy + 1$的极小值点为$(1, 1)$和$(-1, -1)$,极小值为$z = 1$
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