Сначала мы изложим схему исследования функции
на экстремум. Прежде всего, найдем стационарные точки
, т. е. такие, что
(или
). Затем, предполагая, что
имеет частные производные до 2-го порядка включительно, непрерывные в стационарных точках, применим в этих точках формулу Тейлора
, где
при
.
(Поскольку
- точка, близкая к 0, а производные 2-го порядка непрерывные и
.) Таким образом, знак приращения совпадает со знаком 2-го дифференциала. Второй дифференциал есть квадратичная форма от
. Если это – положительно определенная форма, то
и в точке
- минимум. Если отрицательно определенная, то - максимум. Если форма неопределенная (т.е. меняет знак), то экстремума нет. Для выяснения вопроса определенности формы можно использовать критерий Сильвестра из курса линейной алгебры.
Для этого следует рассмотреть определитель(гессиан)
,
где
обозначают производные
и его главные миноры, т.е.
,
,
.
Если все эти миноры положительные, то
- точка минимума.
Если знаки этих миноров чередуются, начиная со знака «-» - то
- точка максимума.
В двумерном случае имеем геометрическую иллюстрацию. При данных условиях в окресности точки экстремума график функции
имеет вид «почти» эллиптического параболоида:
В случае точки минимума

В случае точки максимума

Если же график «почти» гиперболического параболоида (седло), то экстремума нет. 