06.04多元函数的极值
配比的最优点封面场景

多元函数的极值 · 沉浸式数学故事

配比的最优点

糖度与酸度共同决定口感评分。偏导同时为零只找到候选,山顶、谷底还是马鞍,还得看二阶判别式。

第 6 章 · 多元函数微分学 · 5 幕故事 · 1 个训练

配比的最优点:糖度是 x,酸度是 y,口感评分铺成一张曲面。

研发台 · 双配比

糖度是 x,酸度是 y,口感评分铺成一张曲面。

每一组配比对应 z=f(x,y)。团队要在允许区域内寻找评分最高点。

z=f(x,y)多元优化先写定义域与工艺约束。
配比的最优点:若内部点最优且可微,两个坐标方向都不能再上升。

驻点候选

若内部点最优且可微,两个坐标方向都不能再上升。

因此内部极值点通常满足 fₓ=0、fᵧ=0。解这组方程得到候选点。

fₓ=0,fᵧ=0驻点是必要候选,不是极值结论。
配比的最优点:沿 x 弯、沿 y 弯,还要看两方向怎样耦合。

二阶弯曲

沿 x 弯、沿 y 弯,还要看两方向怎样耦合。

记 A=fₓₓ、B=fₓᵧ、C=fᵧᵧ,用 D=AC−B² 判断局部曲面的形状。

D=AC−B²所有二阶偏导都在候选点处计算。
配比的最优点:D>0 看 A 的正负,D<0 直接判马鞍。

判别

D>0 看 A 的正负,D<0 直接判马鞍。

D>0 且 A<0 为极大;D>0 且 A>0 为极小;D<0 为鞍点;D=0 时法则失效,需要其他方法。

D>0,A<0:极大;D>0,A>0:极小;D<0:鞍点判别式不会替你比较边界。
配比的最优点:内部山顶算完,边界配比也要检查。

可行最优

内部山顶算完,边界配比也要检查。

团队把内部候选与可行域边界逐一比较,最终选出满足口感与工艺限制的全局最优配比。

内部候选 + 边界候选 → 统一比较有约束问题不能只盯无约束驻点。
配比的最优点训练场景

尾声 · 带着方法进课堂

故事落幕,判断才刚开始。

把这一课的条件、公式与易错点带进最后一次判断。

二元函数驻点处 D=AC−B²<0,通常说明该点是?
再读一遍