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微分積分★★☆大学 ・ 教養数学

2変数関数の極値の判定

by 匿名ユーザー

問題

2変数関数 f(x,y)=x2+y2−4x−6y+5f(x,y) = x^2+y^2-4x-6y+5 の極値を求めなさい。

解答

点 (x,y)=(2,3)(x,y)=(2,3) で極小値 −8-8 をとる。

解説

偏導関数を求めると fx=2x−4f_x = 2x-4, fy=2y−6f_y=2y-6 である。fx=0,fy=0f_x=0, f_y=0 を解くと x=2,y=3x=2, y=3 となり、これが唯一の停留点である。二階偏導関数は fxx=2f_{xx}=2, fyy=2f_{yy}=2, fxy=0f_{xy}=0 であり、判別式は D=fxxfyy−fxy2=4>0D=f_{xx}f_{yy}-f_{xy}^2=4>0 かつ fxx>0f_{xx}>0 であるから、点 (2,3)(2,3) で極小となる。極小値は f(2,3)=4+9−8−18+5=−8f(2,3)=4+9-8-18+5=-8 である。なお f(x,y)=(x−2)2+(y−3)2−8f(x,y)=(x-2)^2+(y-3)^2-8 と平方完成できるため、これは大域的最小値でもある。

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