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:

Жанровые особенности пословиц и поговорок
Устное народное творчество своей историей уходит в глубокую древность. Это связано с потребностью людей осознать окружающий их мир природы и свое место в нем. К малым жанрам устного народного творчества относятся частушки, поговорки, пословицы, дразнилки, небылицы, загадки и прочее. Для устного нар ...

Интеграция различных предметов школьного курса
Учитель, увлеченный своим делом, непременно мечтает о том, что из его воспитанников получатся в будущем талантливые люди, настоящие творцы. Как распознать талантливого ребенка? Как обучать одаренных детей? На этот счет есть много различных мнений педагогов, психологов. Несомненно, одно: чем шире у ...

Особенности нарушения процесса письма у учащихся младших классов речевой школы
Общей характерной особенностью дисграфии у учащихся младших классов речевой школы является то, что структура нарушения письма включает не единичные неполноценные звенья, а целые комплексы сочетаний неполноценных звеньев. Это способствует формированию стойкой дисграфии и превращает расстройства пись ...