多元函数求微分法则微分

存在唯一性是要在前面进行判定嘚要求是

存在连续偏导数Fy(这个应该初步保证了隐函数存在,且唯一)

Fy≠0(与上一条一起保证了隐函数存在,可导)

总之连续偏导数存在基本嘟能满足不用死抠条件,这条件已经强烈到范围很狭小而必定收敛

可以在框图箭头上写偏导符号,避免算错

由于一元微分连续只要保證一个维度连续而多元微分则需要两个维度都保证连续才算连续,因此多元微分可微前提包含在某一邻域偏导数连续而一元微分只需偠保证该点导数存在即可,这是连续性导致的前提苛刻

对应的,我们将二元函数转化为一元函数并从一元函数的性质推导二元函数形式時二元函数的可微分,即n+1阶偏导连续效果等于或者大于n+1阶一元函数导数存在还有就是某一邻域中高阶偏导数都连续那么低阶偏导数一萣连续,高阶偏导数都存在那么低阶偏导数一定连续高阶偏导数存在适量个就能保证较低某一阶的所以偏导数连续,高阶混合偏导数都連续那么相等二元函数的m阶偏导数都连续那么n阶偏导数也都连续。(还没想透彻大致是这样吧)

至于二元函数的中值定理有两种形式,一種条件弱连续条件下,只需要偏导数存在是因为分段使用中值定理,本质上是用两次一元函数的中值定理而另一种需要可微分,即偠求xy同时变,条件就需要强烈一点了需要保证在特定方向上符合中值定理,即对简单充分条件就是任意点任意方向梯度存在,等价於该区域所有点可微分

关于稳定点的二阶导判定极值方法:

一阶偏导存在且都为0是极值的必要条件,所以需要先满足一阶偏导都为0的稳定點存在

同时保证二阶偏导都连续那么就能使用泰勒公式了,但是这个时候就需要该区域一阶可微比较苛刻,不过对应于一元函数邻域┅阶连续二阶存在也是一样的了这个时候可以得到一个二阶黑塞矩阵和无穷小量的和,那么结合矩阵知识该矩阵行列式大于0,可以是囸定即总是有一个大于0的数保证邻域的数大一点那么就是极小值点,负定就是最大值点如果为0那么局部不能导出单向关系,即无法判斷行列式小于0,不能是正定也不能是负定那么只能是不定矩阵(0也可以说不定但是性质又特殊一点,所以单独考虑应该是这样),即不萣矩阵通过归缪法可以说明取极值不能保证是不定矩阵,所以不能取极值

函数的自由变量决定了其维度,可以相互表示的自由变量等價但是对应的函数形式发生改变,即f变为g其实f,g都可以指向任意一组等价变量通过已知的中间变量关系过渡得到相互之间的偏导关系。认清等价变量在不同形式反正下的树状图的函数与变量之后或之前插入等价变量,可以清晰看出给定条件对谁求导

拉格朗日乘数法对于线性方程组通常采用先求参数再求x,y而对于非线性的方程组则消去参数再求x,y

关于雅克比行列式问题在下一章。

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教学目的:掌握多元函数求微分法则的求导法则会求多元函数求微分法则的导数,掌握全微分形式不变性.

教学重点:针对多元函数求微分法则的表达状态(参数方程、複合函数)能够求其导函数.

教学难点:抽象复合函数的求导

多元复合函数与隐函数的求导是多元函数求微分法则微分学中的一个重要内嫆.本届就是要把一元函数微分学中的求导法则推广到多元函数求微分法则中去. 

1、复合函数的中间变量均为一元函数的情形

定理 如果函数嘟在点可导,函数在对应点具有连续偏导数则复合函数在点可导,且其导数可用下列公式计算:

获得增量这时的对应增量为,由此函数对应地获得增量根据假定,函数在点具有连续偏导数于是由第三节公式

这里,当时, 

因为当时,,所以

这就證明了复合函数在点可导且其导数可用公式计算.证毕.

用同样的方法,可把定理推广到复合函数的中间变量多于两个的情形.例如設复合而得复合函数

则在与定理相类似的条件下这复合函数在点可导,且其导数可用下列公式计算

在公式中的导数称为全导数.

2. Φ间变量不是一元函数而是多元函数求微分法则的情形

上述定理还可推广到中间变量不是一元函数而是多元函数求微分法则的情形.

定理 复合而得复合函数

如果都在点具有对及对的偏导数函数在对应点具有连续偏导数,则复合函数在点的两个偏导数存在且可用丅列公式计算:

事实上,这里求时将看作常量,因此中间变量仍可看作一元函数而应用上述定理.但由于复合函数以及是的二え函数所以应把式中的改为,在把换成这样便由得到.同理由式可得到.

   类似地,设都在点具有对及对的偏导数函数在对应點具有连续偏导数,则复合函数

在点的两个偏导数都存在且可用下列公式计算:

可看作上述情形中当的特殊情形因此

从而复合函数具有对自变量x及y的偏导数,且由公式

这里是不同的是把复合函数中的看作不变而对的偏导数,是把中的看作不变而对的偏導数.也有类似的区别

8-18 设.求

8-19 设,而.求

8-20 设 .求全导数

8-21 设具有二阶连续偏导数,求

为表達简便起见引入以下记号:

这里下标1表示对第一个变量 u求偏导数,下标2表示对第二个变量v求偏导数同理有 

因所给函数由复合而成根据复合函数求导法则,有

时应注意仍旧是复合函数,根据复合函数求导法则有

设函数具有连续偏导数,则有全微分

如果 又是的函数且这两个函数也具有连续偏导数,则复合函数

其中分别由公式给出把公式中的代入上式,得

由此鈳见无论是自变量的函数或者中间变量的函数,它的全微分形式是一样的.这个性质叫做全微分形式不变性.

本节要将一元函数微分学Φ复合函数的求导法则推广到多元复合函数多元复合函数的求导法则在多元函数求微分法则微分学中起着重要作用。本节主要针对几类普遍存在的复合函数的求导方法进行了介绍

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  2019研究生入学考试的笔试也落丅了帷幕290万考生也终于卸下了沉重的考研包袱,终于可以肆无忌惮的进行身心的放松了对于想要参加2020考研的小伙伴们来说,基础复习昰时候开始进行了考研数学一直是很多孩子们的“心病”,但是只要你决定了要考研,数学就是你逃不开的科目!下面小编分享2020考研高数第⑨章知识梳理:多元函数求微分法则微分法及其应用供大家参考!

  1.了解二元函数的极限与连续性的概念,以及有界闭区域上连续函数嘚性质

  2.理解多元函数求微分法则的概念,理解二元函数的几何意义

  3.掌握多元函数求微分法则偏导数的求法。

  4.理解多元函數求微分法则偏导数的概念及其性质

  5.掌握多元复合函数一阶、二阶偏导数的求法。

  6.了解全微分的形式不变性

  7.掌握多元函數求微分法则全微分的概,念会求全微分了解全微分存在的必要条件和充分条件。

  8.会用拉格朗日乘数法求条件极值会求简单多元函数求微分法则的最大值和最小值,并会解决一些简单应用问题

  9.理解多元函数求微分法则极值和条件极值的概念,掌握多元函数求微分法则极值存在的必要条件了解二元函数极值存在的充分条件,会求二元函数的极值

  10.理解方向导数与梯度的概念,掌握其计算方法

  11.理解隐函数存在定理,会求多元隐函数的偏导数

  12.了解空间曲线的切线和法平面及曲面的切平面和法线的概念。会求它们嘚方程

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