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偏导数在高中数学(读:xué)的应用 偏导数的背景?

2025-03-18 13:21:55Open-SourceComputers

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偏导数,就是它关于其中一个变量的导数而保持其他(练:tā)变量恒定(相对于全导数,在其中所(pinyin:suǒ)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[读:píng]面内(nèi),当动点由P#28x0,y0#29沿不同方(fāng)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。

  在这里我们只学习函hán 数f#28x,y#29沿着平行于x轴和平行于y轴两个【pinyin:gè】特殊方位变动时,f#28x,y#29的变化率。

  偏导数的算子符号为【练:wèi】:∂。

  偏导数反映的是函数沿坐标轴正方向的变化率lǜ 。

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当y固定在y0 而x在x0处有增量x时相应地《练:dì》函数有增【练:zēng】量 f#28x0x,y0#29f#28x0,y0#29 

如果{拼音:guǒ}

#29处对x的[pinyin:de]偏导数记为

澳门金沙(读:jí)

同理可定义[繁体:義]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[繁:數]学下册讲稿 第四章 数学分析教研室

如果函数(shù)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(zài)那么这个偏导数就是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简称偏导数记作

.

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

.

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偏导数的【读:de】概念可以推广到二元以上函数

如uf#28x,y,z#29在(zài)#28x,y,z#29处

2、计算

从偏导数的定义可以看出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(读:hán)数微分法即可。 于是一元函数的求导公式和求导法(拼音:fǎ)则都可以移植到多元函数的偏导数的计算上来。

例1求zx23xyy2在点#281,2#29处的{读:de}偏导数

解【练:jiě】法一

.

解法二《读:èr》 z

z x113yy

这里我wǒ 们要知道有时 “先求偏导函数再代值{读:zhí}求某点的【拼音:de】偏导数”不一定简便。如下例

例2 f#28x,y,z#29x

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澳门永利(读:jiě):

.

例lì 3 已知理想气(繁:氣)体的状态方程pVRT R为常(练:cháng)数求证 pVTVpT1 .2

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高等数学下册讲稿 第四章 数学[繁:學]分析教研室

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证明míng  p

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.

有关偏导(繁体:導)数的几点说明

1、 偏导数《繁体:數》

是一个整体记号{练:hào}不能拆分

2、求分界点、不连续点处的偏导[繁体:導]数要用定义求

例lì 如,zf#28x,y#29 xy,求

.

解[pinyin:jiě]

.

澳门博彩lì 4设f#28x,y#29

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#29的偏导[繁:導]数。

解(pinyin:jiě)当#28x

当#28x,y#29#280,0#29时,按定义可[练:kě]知

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故{pinyin:gù}

.

 、偏导数存在与(繁体:與)连续的关系

一元函数中在某点可导 函数在该点一定连(繁:連)续但多元《读:yuán》函数中在某点偏导数存在 函数未必连续【繁:續】.

例如《读:rú》

#29处fx#280,0#29fy#280,0#290.但函数在该点处并不连[繁:連]续.

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高等数学下册讲《繁体:講》稿 第四章 数学分析教研室

4、偏导数的几何《拼音:hé》意义

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

偏导数fx#28x澳门金沙0,y0#29就是曲面被平【píng】面yy0所截得的曲线在点M 0处的切线M0 Tx对x轴的斜率偏导数fy#28x0,y0#29就是曲面被平面xx0所截得的曲线在点M0处的切线M0Ty对y轴的斜率.

二(读:èr)、高阶偏导数

设函数zf#28x,y#29在区域D内的两个偏导数fx#28x,y#29 、 fy#28x,y#29的偏导数也(拼音:yě)存在则称《繁:稱》它们是函数zf#28x,y#29的二阶偏导数。记作

#29

#29

定义二阶及二阶以《拼音:yǐ》上的偏导数统称为高阶偏导数.

例5设z

.

解

.

例6设ueax cosby求二阶偏导数(繁:數).

解《jiě》

问题{pinyin:tí}混合偏导数都相等吗

例7设(繁体:設)f#28x,y#29

.

解当(繁:當)#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[fēn]析教研室

当#28x,y#29#280,0#29时按(àn)定义可知

显然{拼音:rán}fxy#280,0#29fyx#280,0#29.

问题具备怎样的条件才能使【练:shǐ】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(繁体:閤)偏导数

内连续那末在该区域内这两个二阶混合偏(练:piān)导数必相等

例(pinyin:lì)8验证函数u#28x

.

证明《练:míng》 ln x

证(繁体:證)毕.

内容小结:

1.偏导数的定义偏(读:piān)增量比的极限

2.偏导数的《读:de》计算、偏导数的几何意义

3.高阶偏导数纯偏导(繁:導)混合偏导及其相等的条件.

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