(1)
z=x(1−x2−y2)=x−x3−xy2
zx=1−3x2−y2zy=−2xyzxx=−6xzyy=−2xzxy=−2y
zx=zy=0 のとき (x,y)=(0,±1),(±31,0)
H(x,y)=12x2−4y2
(0,±1)のとき H<0
(±31,0)のとき H>0
zxx(31,0)<0 極大 zxx(−31,0)>0 極小
よって(31,0)のとき極大値332 (−31,0)のとき極大値−332
(2)
z=(x2+y2)2−2(x2−y2)
zx=4x(x2+y2)−4x=4x(x2+y2−1)
zy=4y(x2+y2)+4y=4y(x2+y2+1)
zxx=4(x2+y2−1)+8x2=4(3x2+y2−1)
zyy=4(x2+y2+1)+8y2=4(x2+3y2+1)
zxy=8xy
zx=zy=0のとき (x,y)=(0,0),(±1,0)
H(x,y)=4(3x2+y2−1)⋅4(x2+3y2+1)−64x2y2
H(0,0)=−16<0
H(±1,0)=64>0
zxx(±1,0)=8>0 極小
よって(±1,0)のとき極小値−1
(3)
z=x4+y2+2x2−4xy+1
zx=4x3+4x−4yzy=2y−4xzxx=12x2+4zyy=2zxy=−4
zx=zy=0 のとき (x,y)=(0,0),(±1,±2)
H(x,y)=2(12x2+4)−16
(0,0) のとき H(0,0)<0
(±1,±2) のとき H(±1,±2)>0
zxx(±1,±2)>0 極小
よって (±1,±2) のとき極小値 0 (複合同順)
(4)
z=(x2+2y2)e−x2−y2
zx=2xe−x2−y2−2x(x2+2y2)e−x2−y2=2xe−x2−y2(1−x2−2y2)
zy=4ye−x2−y2−2y(x2+2y2)e−x2−y2=2ye−x2−y2(2−x2−2y2)
zxx=2e−x2−y2(1−x2−2y2)−4x2e−x2−y2(1−x2−2y2)−4x2e−x2−y2
zyy=2e−x2−y2(2−x2−2y2)−4y2e−x2−y2(2−x2−2y2)−8y2e−x2−y2
zxy=−4xye−x2−y2(1−x2−2y2)−8xye−x2−y2
zx=zy=0 のとき (x,y)=(0,0),(0,±1),(±1,0)
H(0,0)=4>0 zxx(0,0)>0 極小
H(0,±1)>0 zxx(0,±1)<0 極大
H(±1,0)<0
よって (0,0) のとき極小値 0 (0,±1) のとき極小値 e2
(5)
z=xe−x2−y2
zx=e−x2−y2−2x2e−x2−y2=e−x2−y2(1−2x2)zy=−2xye−x2−y2
zxx=−4xe−x2−y2+2x(2x2−1)e−x2−y2=2xe−x2−y2(2x2−3)
zyy=−2xe−x2−y2+4xy2e−x2−y2=2xe−x2−y2(2y2−1)
zxy=2y(2x2−1)e−x2−y2
zx=zy=0 のとき (x,y)=(±21,0)
H(21,0)>0
H(−21,0)>0
zxx(21,0)=−21e−21=−2e1<0極大
zxx(−21,0)=2e1>0極小
よって (21,0) のとき極大値 2e1 (−21,0) のとき極小値 −2e1