Необхідні умови існування екстремуму.

Теорема.1. Якщо диференційована функція має в точці екстремум, то .

Д о в е д е н н я. Нехай, наприклад, функція має в точці максимум. Тоді при достатньо малому , а тому

Переходячи до границі при , одержимо:

Згідно з умовою - диференційована функція в точці . Тому одержані границі дорівнюють . Таким чином, маємо і , отже .

Теорема 2. У точці екстремуму функції кількох змінних кожна її частинна похідна першого порядку або дорівнює нулю, або не існує.

Д о в е д е н н я. Нехай функція в точці має максимум – для конкретності. Зафіксуємо значення всіх змінних, крім однієї, наприклад , поклавши їх рівними між собою: .

Тоді функція стає функцією однієї змінної :

.

За умовою теореми функція має максимум, тобто,

Остання нерівність означає, що функція як функція однієї змінної в точці має максимум. На основі вище доведеної теореми виводимо, що в точці похідна дорівнює нулю або не існує. Аналогічно доведемо, що і всі інші частинні похідні першого порядку в точці дорівнюють нулю або не існують.

Наслідок. В точці екстремуму диференційованої функції виконуються рівності

(6.87)

Означення. Точки, в яких частинні похідні першого порядку деякі функції дорівнюють нулю або не існують, називаються критичними точками.

Із доведеної теореми витікає, що екстремум функції кількох змінних може досягатись лише в критичних точках.

Для диференційованої функції двох змінних критичні точки знаходяться із системи рівнянь

(6.88)

Приклад.

Знайти критичні точки функції

Р о з в ’ я з о к. Прирівнюючи до нуля частинні похідні даної функції, одержуємо систему рівнянь для знаходження координат критичних точок:

Функція має чотири критичні точки:

.