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104 台灣大學微積分(B) 第 9 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分B

104學年度 · 104台大微積分B · 第 9 題

題目

Problem

二、計算證明題

1.(16 分)求函數 z=x3−4x+xy2+y2z=x^3-4x+xy^2+y^2 的所有臨界點(critical point),並判斷其為局部極大、極小、或是鞍點(saddle point)。不必計算各點的函數值。

解答

解法一

思路

  • 先解 fx=fy=0f_x=f_y=0,再用 Hessian 判別式分類。

答題過程

展開 fx=3x2−4+y2,fy=2y(x+1).f_x=3x^2-4+y^2,\qquad f_y=2y(x+1).

臨界點為 (±23,0),(−1,1),(−1,−1)\left(\pm\frac2{\sqrt3},0\right),(-1,1),(-1,-1)。Hessian 判別式判定:

(23,0) 為局部極小,(−23,0) 為局部極大,(−1,±1) 為鞍點。\boxed{\left(\frac2{\sqrt3},0\right)\text{ 為局部極小,}\quad \left(-\frac2{\sqrt3},0\right)\text{ 為局部極大,}\quad (-1,\pm1)\text{ 為鞍點。}}