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偏导数在高中数学的应用 偏导数的背景[拼音:jǐng]?

2025-03-18 12:51:16Family

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?

在数学中,一个多变量的函数的【pinyin:de】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dǎo 数(繁:數),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[读:yóu]P#28x0,y0#29沿不同(tóng)方向变化时,函数f#28x,y#29的变化快慢一般说来是不同的(练:de),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。

  在《zài》这里我们只学习《繁体:習》函数f#28x,y#29沿着平行于x轴和平行于y轴两个特殊方位变动时,f#28x,y#29的变化率。

  偏导数的算子【读:zi】符号为:∂。

  偏导数反映的是函数沿坐标轴正[读:zhèng]方向的变化率。

偏导数的四则运算法则?

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

如果[pinyin:guǒ]

#29处chù 对x的偏导数记为

即jí

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同理可定义函数zf#28x,y#开云体育29在点(繁体:點)#28x0,y0#29处对y的偏导数为

.

即jí

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高等澳门银河数[拼音:shù]学下册讲稿 第四章 数学分析教研室

如果函数zf#28x,y#29在区域D内任一点#28x,y#29处对x的偏导数都存在那么这(繁:這)个偏导数就是x、 y的函数它就称为函数zf#28x,y#29对自变量x的偏导函数简称偏导数记《繁:記》作

.

同理可以定义(繁体:義)函数zf#28x,y#29对自变量y的偏导数记作

.

偏导数的概念可以推广到二元{读:yuán}以上函数

如uf#28x,y,z#29在#28x,y,z#29处(繁体:處)

2、计算

从偏导数的定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(练:mǒu)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一元函数的求导公式和求导法则都可以移植到多元函数(shù)的偏导数的计算上来。

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

解{练:jiě}法一

.

解法二【读:èr】 z

z x113yy

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这里我们要知道有时 “先求偏导函数再代值{练:zhí}求某点的{读:de}偏导数”不一定简(繁:簡)便。如下例

例lì 2 f#28x,y,z#29x

.

解:

.

例3 已知理想气体的状态方程pVRT R为[繁:爲]常数求qiú 证 pVTVpT1 .2

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高等数学(繁:學)下册讲稿 第四章 数学分析教研室

证【练:zhèng】明 p

.

有关偏导数的几点说[繁:說]明

1、 偏导数(繁:數)

是一个整体记号[拼音:hào]不能拆分

2、求分界(读:jiè)点、不连续点处的偏导数要用定义求

例如(练:rú),zf#28x,y#29 xy,求

.

解(pinyin:jiě)

.

例4设[繁体:設]f#28x,y#29

#29的《读:de》偏导数。

解当(繁体:當)#28x

当#28x,y#29#280,0#29时,按定义可知《拼音:zhī》

故{pinyin:gù}

.

 、偏导数存cún 在与连续的关系

一元{拼音:yuán}函数shù 中在某点可导 函数在该点一定连续但多元函数中在某点偏导数存{读:cún}在 函数未必连续.

例如(拼音:rú)

#29处fx#280,0#29fy#280,0#290.但函数在该点处并不连续{繁:續}.

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高等数学下【拼音:xià】册讲稿 第四章 数学分析教研室

4、偏导数(繁体:數)的几何意义

设{pinyin:shè}M0#28x 0,y 0,f#28x 0,y 0#29#29 是曲面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所截得的曲线在点M 0处的切线M0 Tx对【pinyin:duì】x轴的斜率偏导数fy#28x0,y0#29就是曲面被平面xx0所截得的曲线在zài 点M0处的切线M0Ty对y轴{练:zhóu}的斜率.

二、高阶偏导[拼音:dǎo]数

设函数zf#28x,y#29在区域yù D内的两个偏导数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。记作(读:zuò)

#29

#29

定义二阶及二阶以上的《读:de》偏导数统称为高阶偏导数.

例5设[shè]z

.

解[练:jiě]

.

例6设ueax cosby求二阶[繁体:階]偏导数.

解《jiě》

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问题混合偏{读:piān}导数都相等吗

例7设f#28x,y#29

.

解(读:jiě)当#28x,y#29#280,0#29时,

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高等数学下册讲稿 第四章 数学[繁:學]分析教研室

当[繁体:當]#28x,y#29#280,0#29时按定义可知

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显然(拼音:rán)fxy#280,0#29fyx#280,0#29.

问{练:wèn}题具备怎样的条件才能使混合偏导数相等

定理2. 1 如果函数zf#28x,y#29的两个二阶混合偏{读:piān}导数

内连续那末在该区域内这两个二阶混合偏导数必相(读:xiāng)等

例8验证函数《繁体:數》u#28x

.

证明(练:míng) ln x

证(拼音:zhèng)毕.

内容小【xiǎo】结:

1.偏导数的定义偏增量比的(拼音:de)极限

2.偏导数的计算、偏导数的几【练:jǐ】何意义

3.高阶偏导数纯偏导混合偏(pinyin:piān)导及其相等的条件.

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