偏导(繁体:導)数在高中数学的应用 偏导数的背景?

2025-03-20 12:05:34Biological-SciencesScience

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变量恒定(相对于全导数,在其中所[练:suǒ]有变量都允许变化)。偏导数在向量分析和微wēi 分[拼音:fēn]几何中是很有用的。

引入《练:rù》:

  在xOy平面内,当动点由P#28x0,y0#29沿不(bù)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(pinyin:de),因此就需要研究f#28x,y#29在#28x0,y0#29点处沿不同方向的(拼音:de)变化率。

  在这里我们只学习函数f#28x,y#29沿着平行[读:xíng]于x轴和平行于y轴两(liǎng)个特殊方fāng 位变动时,f#28x,y#29的变化率。

  偏piān 导数的算子符号为:∂。

  偏导数反[拼音:fǎn]映的是函数沿坐标轴正方向的变化率。

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【pinyin:de】某一邻域内有定义当y固定在y0 而x在x0处有增量x时相应地函数有增量[pinyin:liàng] f#28x0x,y0#29f#28x0,y0#29 

如果【读:guǒ】

#29处对x的偏导数记【练:jì】为

即(练:jí)

同理可定义函数zf#28x,y#29在点#28x0,y0#29处对y的偏【拼音:piān】导数为

.

即{拼音:jí}

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高等数学下册讲稿 第四章 数学【练:xué】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《拼音:piān》导数都存在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【pinyin:hán】数简称偏导数记作

.

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(kě)以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mǒu 一个自变量求【读:qiú】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[练:kě]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处的偏导数[繁:數]

解{练:jiě}法一

.

解(jiě)法二 z

z x113yy

澳门新葡京里我们要{yào}知道有时 “先求偏导函数再代值求某点的偏导数”不一定简便。如下例

例{lì}2 f#28x,y,z#29x

.

解【pinyin:jiě】:

.

例3 已知理想气体的de 状(繁:狀)态方程pVRT R为(繁:爲)常数求证 pVTVpT1 .2

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高等数学下册讲稿 第四章 数学分{pinyin:fēn}析教研室

证《繁体:證》明 p

.

开云体育《练:yǒu》关偏导数的几点说明

1、 偏{练:piān}导数

是一个整体记《繁体:記》号不能拆分

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2、求分界点、不连续点[繁体:點]处的偏导数要用定义求

例如《练:rú》,zf#28x,y#29 xy,求

.

娱乐城解《pinyin:jiě》

.

例4设(繁:設)f#28x,y#29

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#29的偏导数(繁:數)。

解当#28x

当#28x,y#29#280,0#29时,按定义可《kě》知

故gù

.

 、偏【拼音:piān】导数存在与连续的关系

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一元函数中在【读:zài】某点可导 函数在该点一定连续但多元函数(繁体:數)中在某点偏导数存在 函[练:hán]数未必连续.

例如[练:rú]

#29处fx#280,0#29fy#280,0#290.但{练:dàn}函数在该点处并不连续.

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高等数学下册讲稿 第四章 数学[繁:學]分析教研室

4、偏导《繁体:導》数的几何意义

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

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(繁体:線)M0Ty对y轴的【练:de】斜率.

二(èr)、高阶偏导数

设函数zf#28x,y#29在区《繁:區》域D内的【de】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

#29

#29

定义二(pinyin:èr)阶及二阶以上的偏导数统称为高阶偏导数.

例(拼音:lì)5设z

.

解(读:jiě)

.

例(lì)6设ueax cosby求二阶偏导数.

解(jiě)

问题混合偏导数都相(练:xiāng)等吗

例(练:lì)7设f#28x,y#29

.

解jiě 当#28x,y#29#280,0#29时,

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高等数学下册讲稿 第四章 数学分析教研室[练:shì]

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当#28x,y#29#280,0#29时按定义可知

显然(练:rán)fxy#280,0#29fyx#280,0#29.

问题具备怎样的条件jiàn 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gè 二阶混合偏导数

内连续那末在该区域内这两个《繁:個》二阶混合偏导数必相等

例8验证[拼音:zhèng]函数u#28x

.

澳门新葡京明《míng》 ln x

证毕《繁:畢》.

内《繁:內》容小结:

1.偏《读:piān》导数的定义偏增量比的极限

2.偏导数的计算、偏导数的几何意义(繁体:義)

3.高阶偏导数纯(繁:純)偏导混合偏导及其相等的条件.

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