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使用海森矩阵分类二元函数驻点的行列式判据是什么?

对于二元函数,定义 D=fxxfyy−fxy2D=f_{xx}f_{yy}-f_{xy}^2。如果 D>0D>0,则 fxxf_{xx} 的符号区分类型:fxx>0f_{xx}>0 表示局部极小值,fxx<0f_{xx}<0 表示局部极大值。如果 D<0D<0,则该点是鞍点。如果 D=0D=0,则该测试无法得出结论。

适用条件

  • 函数有两个变量。
  • 该点是驻点(梯度为零)。
  • 函数二阶连续可微。

理解与推导

  1. 计算二阶偏导数 fxxf_{xx}、fyyf_{yy} 和 fxyf_{xy}。
  2. 计算行列式 D=fxxfyy−fxy2D=f_{xx}f_{yy}-f_{xy}^2。
  3. 如果 D>0D>0,检查 fxxf_{xx} 的符号:正为极小值,负为极大值。
  4. 如果 D<0D<0,将该点分类为鞍点。
  5. 如果 D=0D=0,得出测试无法得出结论的结论。

例子

如果 D>0D>0 且 fxx>0f_{xx}>0,则海森矩阵是正定的,给出严格局部极小值。如果 D<0D<0,则海森矩阵是不定的,给出鞍点。

容易误解的地方

  • 认为 D=0D=0 总是意味着该点是鞍点。
  • 在 D>0D>0 时忘记检查 fxxf_{xx} 的符号。
  • 将此判据应用于梯度不为零的点。

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