@Potanin

Добрый день! Решал следующую задачу:
Нужно найти экстремумы функции при ограничении .

Нашел функцию Лагранжа . По системе частных производных функции Лагранжа приравненных к нулю нашел, что . Составил матрицу квадратичной формы из вторых дифференциалов функции Лагранжа (её Гессиан). Получилась следующая картина:



Соответственно, в найденной, подозрительной на экстремум точке получил:



По критерию Сильвестра, поскольку второй главный минор отрицательный (0*0-6*6=-36), то данная форма не является отрицательно знакоорпделенной и следовательно эта точка не может быть максимумом. Но, в ответе, а также при проверке через wolframalpha (команда maximize e^(x+y)-2e^x-e^y on e^x+e^y-5=0) оказывается, что это точка локального максимума. Подскажите, пожалуйста, в чем может быть загвоздка. Может ли в данном случае критерий Сильвестра дать сбой? Что в таком случае предпринимать?

0

@mathmichel

Не то написал

Добавлено через 10 минут
Ошибок не нашел. Сам по себе критерий Сильвестра не может давать сбой, так как очевидно, что матрица Гессе в этой точке является знаконеопределенной с собственными значениями .

1

@Potanin

Однако, если проверить в wolframalpha (можно и любой иной программой) то все-таки локальный максимум существует и располагается именно в этой точке. Следовательно, должна быть какая-то подоплека, позволяющая вопреки отсутствию знакоопределенности матрицы в этой точки установить то что последняя все-таки является локальным максимумом. Вопрос в том, как это сделать.

0

@mathmichel

У Вас задача на условный экстремум, в этом случае критерии наличия экстремума усложняются - надо выписывать матрицу Гессе уже третьего порядка с производными по трем переменным!

1

@Potanin

Я пробовал в качестве третьей переменной брать производную по лямбде (множитель лагранжа) и уже получал матрицу 3 на 3, но там все равно критерий Сильвестра свидетельствовал в пользу отсутствия знакоопределенности. Или я что-то напутал?

0

@mathmichel

Достаточно взять определитель этой новой матрицы Гессе со знаком минус. Если это число меньше 0, то это максимум. Сейчас проверил, он равен -60 в этой точке, т.е. критерий максимума выполняется!

1

@Potanin

Большое спасибо, не знал о таком способе, крайне признателен! Не могли бы вы, пожалуйста, скинуть ссылку где бы можно было почитать про это подробнее? А то везде где я смотрел описывался не верный способ, которым я раньше пользовался, и нигде не было внятного доказательства или пояснения этого метода.

0

@mathmichel

В случае условного экстремума критерии несколько меняются - матрица Гессе может оказаться знаконеопределенной. Посмотрите лекцию Волченко: http://math.volchenko.com/Lectures/ExtremN.pdf

1

@Potanin

Еще раз большое спасибо! Пятая теорема оказалась именно тем, что нужно. Теперь, дополнительно, стало ясно как решать задачи с произвольным числом множителей Лагранжа.

0