多元函数的一阶可微性

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多元函数的一阶可微性

多元微积分(先修课) · 第三章 多元函数的微分及其应用

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多元函数的一阶可微性

多元微积分(先修课) · 第三章 多元函数的微分及其应用

1第 1 页 · 多元函数的一阶可微性

多元函数的可微性与全微分

全微分是全增量的线性主部:曲面局部当成平面看。

全增量
Δz = f(x+Δx, y+Δy) − f(x,y)
全微分
dz = f_x dx + f_y dy,线性主部
2第 2 页 · 多元函数的可微性与全微分

多元函数可微性的判定

可微判定链条:偏导存在只必要;偏导连续才是充分条件。

必要条件
可微则各偏导存在且连续可推偏导存在
充分条件
偏导连续 ⇒ 可微;偏导存在推不出可微
3第 3 页 · 多元函数可微性的判定

多元可微函数全微分的性质

全微分满足四则与复合规则:微分运算法则与导数平行。

线性性
和差的微分等于微分的和差
一阶微分形式不变性
无论变量是否自变量,形式一致
4第 4 页 · 多元可微函数全微分的性质

全微分与偏导数的计算

先求各偏导再组装全微分:公式化操作,注意代入点的次序。

组装
dz = f_x dx + f_y dy
在点求值
先把偏导表达式求出,再代入点坐标
5第 5 页 · 全微分与偏导数的计算

隐式函数的可微性与偏导数

方程确定的隐函数也能求偏导:隐函数求导公式一除即得。

一个方程
F=0 确定 y(x),∂y/∂x = −F_x/F_y
存在条件
F 连续可微且 F_y ≠ 0
6第 6 页 · 隐式函数的可微性与偏导数

本节要点

  • ✓全微分 = 全增量的线性主部
  • ✓偏导连续 ⇒ 可微 ⇒ 偏导存在
  • ✓隐函数偏导 = −F_x/F_y
延伸主题:验证一个可微实例用公式求一个隐函数偏导
7第 7 页 · 本节要点

课后思考

先自己回答,再展开参考答案——能讲出来才算真懂。

1可微、偏导存在、偏导连续三个条件的强弱关系是什么?

参考答案偏导连续最强,可推出可微;可微推出偏导存在。反向都不成立:偏导存在推不出可微,可微推不出偏导连续。记住这条单向链,判断题就不慌。

2一阶微分形式不变性「不变」在哪里?

参考答案无论 u、v 是自变量还是中间变量,dz = f_u du + f_v dv 形式都成立。这让复合函数求微分可以逐层直接写,不必先分清谁是自变量。

3隐函数求导公式中为什么是负号「−F_x/F_y」?

参考答案对方程 F=0 两边求全微分得 F_x dx + F_y dy = 0,移项解出 dy/dx = −F_x/F_y。负号来自移项,代回验证可防符号错误。

8第 8 页 · 课后思考