首先给出极值的定义,这里所指的是局部极值。函数在区间
内有定义,
该是该区间内的一个点。如果存在
的一个
邻域,对于该邻域内任意点
都有
,则称
是函数的极大值。如果邻域内任意点
都有
,则称
是极小值。极大值和极小值统称为极值。
如果存在的一个
邻域,对于该邻域内任意点
都有
,则称
是函数的严格极大值。如果邻域内任意点
都有
,则称
是严格极小值。
假设函数在
点处可导,如果在
点处取得极值,则必定有
这一结论被称为费马定律,它给出了可导函数取得极值的一阶必要条件,为求函数的极值提供依据。导数等于0的点称为驻点。导数为0是取得极值的必要条件而非充分条件,后文中会详细说明
下面在费马定理的基础上给出函数取极值的充分条件。假设函数在
点一个邻域内可导,且有
。考察在
去心邻域内的导数值符号,有三种情况。
情况一:在的左侧
,在
右侧
,则函数在
取严格极大值。
情况二:在的左侧
,在
右侧
,则函数在
取严格极大值。
情况三:在的左侧右侧同号,则
不是极值点。
下面利用二阶导数的信息给出函数极值的充分条件。假设为函数的驻点,且在该点处二阶可导。对于驻点处二阶导数。对于驻点处二阶导数的符号,可分为三种情况。
情况一:>0,则
为函数
的严格极小值点。
情况二:<0,则为函数的严格极大值点。
情况三:=0,则
不定,可能是极值可能不是。需要进一步讨论。
下面对情况三进行细分,假设,且
.可分为两种情况。
情况一:如果是偶数,则
是极值点。当
是
的严格极小值点,当
时
的严格极值大值点。
情况二:如果是奇数,则
不是
的极值点。
