Необходимое условие экстремума функции трех переменных

По аналогии исследуем функцию трех переменных.

Пусть функция определена в области и будет внутренней точкой этой области.

Говорят, что функция в точке имеет максимум (минимум), если её можно окружить такой окрестностью

,

чтобы для всех точек этой окрестности выполнялось неравенство.

Если эту окрестность взять настолько малой, что бы знак равенства был исключён, т.е. чтобы в каждой её точке, кроме самой точки выполнялось строгое неравенство , то говорят, что в точке имеет место собственный максимум (минимум), в противном случае максимум (минимум) называют несобственным.

Для обозначения максимума и минимума (как и в случае одной переменной) употребляется общий термин – экстремум.

Предположим, что функция в некоторой точке имеет экстремум.

Покажем, что если в этой точке существуют (конечные) частные производные: , то все эти частные производные равны нулю, так что обращение в нуль частных производных первого порядка является необходимым условием существования экстремума.

С этой целью положим, что , сохраняя переменным; тогда получится функция от одной переменной : .

Так как предположили, что в точке существует экстремум (для определенности – пусть это будет максимум), то, в частности, отсюда следует, что в некоторой окрестноститочки , необходимо выполняться неравенство: , так что упомянутая выше функция одной переменной в точке будет иметь максимум, а отсюда по теореме Ферма следует, что .

Таким образом, можно показать, что в точке и остальные частные производные равны нулю.

Итак, «подозрительными» на экстремум являются те точки, в которых частные производные первого порядка все обращаются в нуль: их координаты можно найти, решив систему уравнений:

Как и в случае функции одной переменной, подобные точки называются стационарными.

Это интересно:

Биография Я.А. Коменского
Коменский Ян Амос, знаменитый чешский педагог, «отец новой педагогики», гуманист, общественный деятель, родился в 1592 г. в Нивнице, в Чехии, в протестантской семье Общины чешских братьев. Он учился в братской латинской школе, преподавание там было настолько нудным и неинтересным, что уже в последн ...

Психологические основы обучения первоклассников чтению и письму
Проблемой становления навыка чтения разрабатывался такими учеными как Н.А. Корф, Ф.И. Буслаев, В.П. Вахтеров, Л.В. Щерба. Проблемой механизма чтения, его составляющих и значением чтения в развитии речи как психической функции занимались такие ученые-психологи как Л.С. Выготский, Ж. Пиаже, Р.С. Немо ...

Сравнительный анализ моделей образовательных учреждений приверженцев свободного воспитания
Рассмотрим ряд теоретических концепций видных ученых и педагогов-приверженцев свободного воспитания, сравнивая их с моделью "Дома Свободного Ребенка" К.Н. Вентцеля. Интересное видение системы "естественного воспитания" было присуще Жан-Жаку Руссо, - французскому просветителю, гу ...