在2014年数学三考研中,第14题是考察考生对多元函数极值与极值点判定能力的一道题。该题在整体难度上属于中等偏上,考察的是考生对函数概念的理解、对极值点的判断方法以及对偏导数与二阶导数的应用能力。题目的核心在于对函数在某点处的极值是否存在,以及如何通过偏导数和二阶导数判断极值点的类型。该题不仅考查了考生对数学分析的基本知识掌握程度,也体现了对高阶导数和约束条件的综合运用能力。在考试中,该题常常出现在高等数学的“函数极值”章节,是考生备考的重要一环。易搜职考网作为专业的考研辅导平台,长期致力于解析此类题目,帮助考生系统性地掌握解题思路与技巧。 2014年数学三考研第14题解析

2014年数学三考研第14题主要考察的是多元函数在给定条件下的极值问题。题目给出一个函数 $ f(x, y) = x^2 + y^2
- 2xy + 1 $,并要求在区域 $ D = {(x, y) mid x^2 + y^2 leq 1} $ 上求其极值。该题核心在于求函数在闭合区域上的极值,并判断极值点的类型。

我们需要明确题目的条件和目标。题目给出的函数是 $ f(x, y) = x^2 + y^2
- 2xy + 1 $,我们要求在单位圆 $ x^2 + y^2 leq 1 $ 上求其极值。由于函数在闭合区域上连续且可微,因此根据极值存在的条件,函数在闭合区域内一定存在极值。我们需要通过求偏导数、判断极值点类型以及考虑边界情况来完成解题。

我们计算函数在区域 $ D $ 上的偏导数:

计算偏导数:

$$ frac{partial f}{partial x} = 2x
- 2y \ frac{partial f}{partial y} = 2y
- 2x $$

我们求出偏导数为零的点,即极值点的候选点:

$$ 2x
- 2y = 0 Rightarrow x = y \ 2y
- 2x = 0 Rightarrow y = x $$

由以上两个方程可得,极值点的候选点为 $ (x, y) = (a, a) $,其中 $ a $ 是任意实数。将 $ x = y = a $ 代入原函数,得到:

$$ f(a, a) = a^2 + a^2
- 2a cdot a + 1 = 2a^2
- 2a^2 + 1 = 1 $$

也是因为这些,函数在区域 $ D $ 上的极值点为 $ (a, a) $,且该点的函数值为 1。我们需要判断该极值点是否为极小值点,或者是否为极大值点。

我们计算函数在该点的二阶导数,以判断极值点的类型:

计算二阶导数:

$$ frac{partial^2 f}{partial x^2} = 2 \ frac{partial^2 f}{partial y^2} = 2 \ frac{partial^2 f}{partial x partial y} = -2 $$

根据二阶导数的判别法,我们计算函数在点 $ (a, a) $ 处的二阶导数行列式:

$$ D = frac{partial^2 f}{partial x^2} cdot frac{partial^2 f}{partial y^2}
- left( frac{partial^2 f}{partial x partial y} right)^2 = 2 cdot 2
- (-2)^2 = 4
- 4 = 0 $$

由于行列式 $ D = 0 $,说明该点不是极值点,而是鞍点。
也是因为这些,函数在区域 $ D $ 上的极值点为函数值 1,但该点不是极值点,而是鞍点。

我们需要考虑函数在区域 $ D $ 上的边界情况。由于区域 $ D $ 是单位圆,我们考虑边界 $ x^2 + y^2 = 1 $ 上的函数值。

边界分析:

在边界 $ x^2 + y^2 = 1 $ 上,我们可以利用参数方程来表示边界,例如令 $ x = cos theta $,$ y = sin theta $,其中 $ theta in [0, 2pi) $。将这些代入函数中,得到:

$$ f(cos theta, sin theta) = cos^2 theta + sin^2 theta
- 2 cos theta sin theta + 1 = 1
- sin 2theta + 1 = 2
- sin 2theta $$

也是因为这些,函数在边界上的最大值和最小值分别出现在 $ sin 2theta = 1 $ 和 $ sin 2theta = -1 $ 时,即最大值为 $ 2
- 1 = 1 $,最小值为 $ 2
- (-1) = 3 $。
也是因为这些,在边界上,函数的极值分别为 1 和 3。

,函数 $ f(x, y) = x^2 + y^2
- 2xy + 1 $ 在单位圆 $ x^2 + y^2 leq 1 $ 上的极值情况如下:

也是因为这些,函数在区域 $ D $ 上的极值为 1,但该点不是极值点,而是鞍点,而边界上存在更小的极值。

在解这道题时,我们需要注意以下几点:

该题的解题过程体现了考生对多元函数极值的综合理解和应用能力,是考研数学中一个典型的极值问题。对于考生来说呢,掌握这类题目的解题思路和方法,有助于提高解决类似问题的能力。

在备考过程中,易搜职考网建议考生多做类似的题目,加强对多元函数极值问题的理解,掌握其解题思路和方法。
于此同时呢,建议考生多做一些真题,熟悉题型和解题思路,提高解题速度和准确率。

2014年数学三考研第14题是一道典型的极值问题,考查的是考生对多元函数极值的判断能力。通过本题,我们可以看到,极值问题在数学分析中具有重要的地位,也是考研数学的重要考点之一。考生在备考过程中,应注重对这类题目的理解和掌握。