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偏导数在高中数学的应用 偏导数《繁体:數》的背景?

2025-03-18 13:17:51Business-Operations

偏导数的背景?在数学中,一个多变量的函数的偏导数,就是它关于其中一个变量的导数而保持其他变量恒定(相对于全导数,在其中所有变量都允许变化)。偏导数在向量分析和微分几何中是很有用的。引入:  在xOy平面内,当动点由P#28x0,y0#29沿不同方向变化时,函数f#28x,y#29的变化快慢一般说来是不同的,因此就需要研究f#28x,y#29在#28x0,y0#29点处沿不同方向的变化率

偏导数的背景?

在数学【pinyin:xué】中,一个多变量的函数的偏导数,就是它关于其中(拼音:zhōng)一个变量的导数而保持其他变量恒定(相对于全导数,在其中所有变量都允许变化)。偏导数在向量分析和微分几何中是很有用的。

引入《拼音:rù》:

  在xOy平面内,当动点由P#28x0,y0#29沿不同方向《繁体:嚮》变化时,函数f#28x,y#29的变化快慢一般说来是不同的,因此就需要研究f#28x,y#29在#28x0,y0#29点处沿{练:yán}不同方向的变化率。

  在这里我们(繁体:們)只学习函数f#28x,y#29沿着平行于x轴和平行于y轴两个特【练:tè】殊方位变动时(繁体:時),f#28x,y#29的变化率。

  偏导数的算子符号《繁:號》为:∂。

  偏导数反映的是函数沿坐(zuò)标轴正方向的变化率。

偏导数的四则运算法则?

定义(繁:義)2. 1 设函数zf#28x,y#29在点#28x0,y0#29的某一邻域内有定义当y固定在y0 而x在x0处有增量x时(繁体:時)相应地函数有增量 f#28x0x,y0#29f#28x0,y0#29 

如果【拼音:guǒ】

#29处对x的偏导数(繁:數)记为

即{jí}

同理可定(练:dìng)义函数zf#28x,y#29在点#28x0,y0#29处对y的偏导数为

.

即【jí】

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高等数学下册讲稿 第四章 数学分析教《拼音:jiào》研室

如果函数zf#28x,y#29在区域D内任一点#28x,y#29处对x的偏导【练:dǎo】数都存在那么这个偏导数就是x、 y的《de》函数它就称为函数zf#28x,y#29对自变量x的偏导函数简(繁:簡)称偏导数记作

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同理可《拼音:kě》以定义函数zf#28x,y#29对自变量y的偏导数记作

.

偏导数的概念可以yǐ 推广到二元以上函数

如uf#28x,y,z#29在#28x,y,z#29处(繁:處)

2、计(繁:計)算

从偏导数的定[练:dìng]义可以看出计算多元函数的偏导数并不需要新的方法若对某一个自变量求导 只需将其他自变量常数 用一元函数微分法即可。 于是一元【读:yuán】函数的求导公式和求导法则都可以移植到多元函数的偏(pinyin:piān)导数的计算上来。

例1求zx23xyy2在点#281,2#29处的(练:de)偏导数

解(读:jiě)法一

.

解法二【拼音:èr】 z

z x113yy

这里我们要知道有【拼音:yǒu】时 “先求偏导函数再代值求某点的偏导数”不一yī 定简便。如下xià 例

例(练:lì)2 f#28x,y,z#29x

.

解[练:jiě]:

.

例3 已[练:yǐ]知理想气(读:qì)体[繁体:體]的状态方程pVRT R为常数求证 pVTVpT1 .2

2/澳门博彩6页(拼音:yè)

高等数学{pinyin:xué}下册讲稿 第四章 数学分析教研室

证[拼音:zhèng]明 p

.

有关(繁体:關)偏导数的几点说明

1、 偏导数《繁:數》

是(拼音:shì)一个整体记号不能拆分

2、求分【读:fēn】界点、不连续点处的偏导数要用定义求

例如[读:rú],zf#28x,y#29 xy,求

.

解(jiě)

.

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例4设{pinyin:shè}f#28x,y#29

#29的偏导数(shù)。

解{jiě}当#28x

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当#28x,y#29#280,0#29时,按定义可(pinyin:kě)知

故{读:gù}

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 、偏导数《繁:數》存在与连续的关系

一(读:yī)元【yuán】函数中(读:zhōng)在某点可导 函数在该点一定连续但多元函数中在某点偏导数存在 函数未必连续.

例{pinyin:lì}如

#29处fx#280,0#29fy#280,0#290.但函数在该(繁体:該)点处并不连续.

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高等数学下册讲稿 第四章 数学分析教研室(拼音:shì)

4、偏导数[繁体:數]的几何意义

设M0#28x 0,y 0,f#28x 0,y 0#29#29 是shì 曲面zf#28x,y#29上一点则

偏导数fx#28x0,y0#29就是曲面被平面yy0所截得的曲线{繁体:線}在点M 0处的切【拼音:qiè】线M0 Tx对x轴的斜率偏piān 导数fy#28x0,y0#29就是曲面被平面xx0所截得的曲线在点M0处的切线M0Ty对y轴的斜率.

二、高阶【pinyin:jiē】偏导数

设函数zf#28x,y#29在区域D内的两个偏导数[繁体:數]fx#28x,y#29 、 fy#28x,y#29的偏导数也存在则称它们是函数zf#28x,y#29的二阶偏导数。记《繁体:記》作zuò

#29

#29

定义二阶及二阶以上的偏导《繁:導》数统称为高阶偏导数.

例5设[繁:設]z

.

解jiě 

.

例6设ueax cosby求二阶偏导数[繁体:數].

解(读:jiě)

问题混(hùn)合偏导数都相等吗

例7设[繁体:設]f#28x,y#29

.

解当dāng #28x,y#29#280,0#29时,

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高等数学下册讲稿 第四章 数学分析教研【练:yán】室

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当#28x,y#29#280,0#29时按[练:àn]定义可知

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显(繁:顯)然fxy#280,0#29fyx#280,0#29.

问题具备怎样的条件才能使混合偏导数相【pinyin:xiāng】等

定理2. 1 如果函数zf#28x,y#29的两个二[拼音:èr]阶混合偏导数

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内连续那末在该区域内这两个二阶混合偏导(繁体:導)数必相等

例8验《繁:驗》证函数u#28x

.

证明{míng} ln x

证毕.

内(繁体:內)容小结:

1.偏导数的定义偏(练:piān)增量比的极限

2.偏导数的计算、偏导数的几何hé 意义

3.高阶偏导数纯偏导混合(繁体:閤)偏导及其相等的条件.

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