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偏导数在高中数学的应(繁:應)用 偏导数的背景?

2025-03-20 02:02:29Health-Conditions

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【pinyin:tā】关于其中一个变量的导数(拼音:shù)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【读:rù】:

  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{读:cǐ}就需要研(读:yán)究f#28x,y#29在#28x0,y0#29点(繁体:點)处沿不同方向的变化率。

  在这里我们只学习函数f#28x,y#29沿着平行于x轴和平行(读:xíng)于y轴《繁:軸》两个特殊方位变(繁体:變)动时,f#28x,y#29的变化率。

直播吧  偏导数的《练:de》算子符号为:∂。

  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2. 1 设函(读:hán)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(繁:處)有增量x时相应地函数有增量 f#28x0x,y0#29f#28x0,y0#29 

如{练:rú}果

#29处对x的偏导数记为(繁体:爲)

即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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1/澳门永利6页《繁:頁》

高等数{练: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{pinyin:diǎn}#28x,y#29处对x的偏导数都存在那么这个偏导数就是x、 y的函数它就称【繁体:稱】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

.

同理可以定义函数zf#28x,y#29对自变量y的偏导数[繁体:數]记作

.

偏导数的概念可以【读:yǐ】推广到二元以上函数

如uf#28x,y,z#29在(pinyin:zài)#28x,y,z#29处

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2、计(拼音:jì)算

从偏导数的定义可以看出计算多元【pinyin:yuán】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一元函数的求导公式和求导法则都可以移植到《dào》多元函数的偏导(拼音:dǎo)数的计算上来。

例1求zx23xyy2在zài 点#281,2#29处的偏导数

解{pinyin:jiě}法一

.

解法二(pinyin:èr) z

z x113yy

这里我们要知道有时 “先求偏{piān}导函数再代值求某点的【练:de】偏导数”不一定简{繁体:簡}便。如下例

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例2 f#28x,y,z#29x

.

解《练:jiě》:

.

例3 已知理想气[繁体:氣]体的状态方程pVRT R为常数(繁体:數)求证 pVTVpT1 .2

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高等数学下册讲稿 第四章 数《繁体:數》学分析教研室

证明【pinyin:míng】 p

.

有关偏导数的几点diǎn 说明

1、 偏导[繁体:導]数

是一个整体记号不能拆[练:chāi]分

2、求分界点、不连续点处的偏导数《繁体:數》要用定义求

例如,zf#28x,y#29 xy,求《读:qiú》

.

解

.

例(练:lì)4设f#28x,y#29

#29的偏《读:piān》导数。

解当(dāng)#28x

当[繁体:當]#28x,y#29#280,0#29时,按定义可知

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澳门永利故{练:gù}

.

 、偏导数存在与连续的关系《繁:係》

一【练:yī】元函数中在某点可导 函数在该点一定连续但多元函数中在某点偏导【dǎo】数存在 函数(繁体:數)未必连续.

例如(读:rú)

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

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高等数学下册(繁体:冊)讲稿 第四章 数学分析教研室

4、偏导数的几[繁体:幾]何意义

设(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x轴的斜率偏导数fy#28x0,y0#29就是曲面被平面xx0所截得(读:dé)的曲线在点M0处的【读:de】切线M0Ty对y轴(zhóu)的斜率.

二、高阶偏导数(繁:數)

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

#29

#29

定义二阶及二阶(繁:階)以上的偏导数统称为高阶偏导数.

例5设z

.

解[拼音:jiě]

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例6设[繁体:設]ueax cosby求二阶偏导数.

解

问题混合偏导数都相《读:xiāng》等吗

例7设(繁:設)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

当(繁:當)#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[繁:備]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(繁:階)混合偏导数

内连续那末在《pinyin:zài》该区域内这两个二阶混合偏导数必相等

例8验{pinyin:yàn}证函数u#28x

.

证(zhèng)明 ln x

澳门新葡京证毕(繁体:畢).

内《繁体:內》容小结:

1.偏导数的定义偏增(zēng)量比的极限

2.偏导数的计《繁:計》算、偏导数的几何意义

3.高阶偏导数【shù】纯偏导混合偏导及其相等的条件.

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