對於一元函数
,在給定區間內某
點處可導,並在
點處取得極值,其必要條件是

即函數
的極值必定在駐點處取得,或者說可導函數
的極值點必定是駐點;但反過來,函數的駐點不一定是極值點。檢驗駐點是否為極值點,可以採用二階導數的正負號來判斷。根據函數
在
點處的泰勒展開式,考慮到上述極值必要條件,有

若
在
點處取得極小值,則要求在
某一鄰域內一切點
都必須滿足

即要求

亦即要求

在
點處取得極大值的討論與之類似。於是有極值充分條件:
設一元函数
在
點處具有二階導數,且
,
,則
- 當
時,函數
在
處取得極小值;
- 當
時,函數
在
處取得極大值。
而當
時,無法直接判斷,還需要逐次檢驗其更高階導數的正負號。由此有一个規律:若其開始不為零的導數階數為偶數,則駐點是極值點;若為奇數,則為拐點,而不是極值點。
對於二元函数
,在給定區域內某
點處可導,並在
點處取得極值,其必要條件是

即

同樣,這只是必要條件,要進一步判斷
是否為極值點需要找到取得極值的充分條件。根據函數
在
點處的泰勒展開式,考慮到上述極值必要條件,有
![{\displaystyle f(x_{1},x_{2})=f(x_{10},x_{20})+{\frac {1}{2}}[f_{x_{1}x_{1}}(x_{0})\Delta x_{1}^{2}+2f_{x_{1}x_{2}}(x_{0})\Delta x_{1}\Delta x_{2}+f_{x_{2}x_{2}}(x_{0})\Delta x_{2}^{2}]+\cdots \,}](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ee48435bd67521c76d889b01677bf7c454a822b1)
設
,
,
,則
![{\displaystyle f(x_{1},x_{2})=f(x_{10},x_{20})+{\frac {1}{2}}[A\Delta x_{1}^{2}+2B\Delta x_{1}\Delta x_{2}+C\Delta x_{2}^{2}]+\cdots \,}](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ae8df8836f38fe763c0bbb2c3d54910d98b40110)
或
![{\displaystyle f(x_{1},x_{2})=f(x_{10},x_{20})+{\frac {1}{2A}}[(A\Delta x_{1}+B\Delta x_{2})^{2}+(AC-B^{2})\Delta x_{2}^{2}]+\cdots \,}](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/74791d552062316bab8b1607f69c415631ebb6df)
若
在
點處取得極小值,則要求在
某一鄰域內一切點
都必須滿足

即要求
![{\displaystyle {\frac {1}{2A}}[(A\Delta x_{1}+B\Delta x_{2})^{2}+(AC-B^{2})\Delta x_{2}^{2}]>0\,}](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f005560ba6efd5567601712a8164c01a2c94bd19)
亦即要求
,
即


此條件反映了
在
點處的黑塞矩陣
的各階主子式都大於零,即對於

要求


在
點處取得極大值的討論與之類似。於是有極值充分條件:
設二元函数
在
點的鄰域內連續且具有一階和二階連續偏導數,又有
,同時令
,
,
,則
- 當
,
時,函數
在
處取得極小值;
- 當
,
時,函數
在
處取得極大值。
此外可以判斷,當
時,函數
在
點處沒有極值,此點稱爲鞍點。而當
時,無法直接判斷,對此,補充一個規律:當
時,如果有
,那麼函數
在
有極值,且當
有極小值,當
有極大值。
由線性代數的知識可知,若矩陣
滿足


則矩陣
是正定矩陣,或者說矩陣
正定。
若矩陣
滿足


則矩陣
是負定矩陣,或者說矩陣
負定。[3]
於是,二元函數
在
點處取得極值的條件表述為:二元函數
在
點處的黑塞矩陣正定,則取得極小值;在
點處的黑塞矩陣負定,則取得極大值。
對於多元函數
,若在
點處取得極值,則極值存在的必要條件為
取得極小值的充分條件為

正定,即要求
的各階主子式都大於零,即




取得極大值的充分條件為

負定。[4][5][6]