函数 f(x,y) 的临界点性质:局部最大值/最小值/鞍点

函数 f(x,y) 的临界点性质:局部最大值/最小值/鞍点
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2021-12-27 20:06
①本范例演示了如何在三维空间中绘制函数 f(x,y) 的图像,并标注其局部最大值、最小值和鞍点;②涉及的核心数学概念包括多元函数、偏导数、Hessian 矩阵、二阶导数检验法;③作图要点:使用了 GeoGebra 的 ImplicitCurve, Zip, Sequence, TableText, LaTeX, Sort, Length, Max, RotateText 等命令和对象来绘制隐式曲线、处理数据序列、显示文本和公式、进行排序和旋转等操作;④适合大学数学、微积分、多元函数分析等课程的教学演示和辅助学习。

GeoGebra 命令及参数

  1. ImplicitCurve(fx(x, y)) → ax
  2. ImplicitCurve(fy(x, y)) → ay
  3. Zip({{fxx(a), fxy(a)}, {fyx(a), fyy(a)}}, a, l1) → M
  4. Zip(Determinant[a], a, M) → D
  5. Zip(fxx(a), a, l1) → f_{xx}
  6. Sequence(If[D(i) > 0, If[f_{xx}(i) > 0, "local minimum", "local maximum"], If[(D(i) * f_{xx}(i)) ≟ 0, "?", "saddle point"]], i, 1, Length[l1]) → l4, {"saddle point", "local maximum", "local maximum", "saddle point", "saddle point"}
  7. Zip((x(a), y(a), f(a)), a, l1) → l5
  8. Zip(fx(a), a, l1) → lfx
  9. Zip(fy(a), a, l1) → lfy
  10. TableText(Append["i", 1…Length[l1]], Append["critical points", l5], Append["f_{x}", lfx], Append["f_{y}", lfy], Append["f_{xx}", f_{xx}], Append["Det", D], Append["", l4], "v") → text1
  11. LaTeX(f, true) → text2
  12. Sequence(If[D(i) > 0, If[f_{xx}(i) > 0, 1, 2], If[D(i) ≟ 0, -5, -1]], i, 1, Length[l1]) → l4a, {-1, 2, 2, -1, -1}
  13. Sort(l5, l4a) → l5a
  14. Sort(l1, l4a) → l1a
  15. Length(lmax) → lämax
  16. Length(lmin) → lämin
  17. Length(lsad) → läsad
  18. Sort(l4, l4a) → l4aa
  19. TableText(Append["i", 1…Length[l1]], Append["critical points", l5a], Append["", l4aa], "v") → text1a
  20. Length(lq) → läq
  21. ImplicitCurve(f(x, y) - z0) → IFxy
  22. Zip((x(a), y(a)), a, lsad) → lsad_2
  23. Zip((x(a), y(a)), a, lq) → lq_2
  24. Zip((x(a), y(a)), a, lmax) → lmax_2
  25. Zip((x(a), y(a)), a, lmin) → lmin_2
  26. Max(z(lmax)) → max
  27. Max(z(lmin)) → min
  28. RotateText(txt1, 90°) → txt2

AI 绘图提示语参考

绘制函数 f(x,y) 在三维空间中的局部极大值、极小值和鞍点,首先画出 f(x,y) 的等高线,然后找到函数的偏导数和二阶偏导数,利用二阶偏导数的符号判断每个临界点的性质,最后标出这些临界点及其性质。
以上提示语为根据原始绘图命令整理而来,仅供参考。