第八章 偏导数与全微分
微积分教学课件第8章多元函数微积分学第3节偏导数与全微分
xy
x2
y2
,
0,
x2 y2 0 ，
x2 y2 0
求 f x (0,0), f y (0,0).
解
f x (0,0)
lim
x0
f (0 x, 0) x
f (0, 0)
lim 0 0 0， x0 x
同理, f y (0,0) 0 .
8
偏导数存在与连续的关系
一元函数中在某点可导 连续，
x y ,
(x)2 (y)2
lim
x0 yx
xy /
x2 y2
x2 y2
xx
lim
x0
x
2
x
2
1 2
0，
所以 z [ f x (0,0)x f y (0,0)y] o( ) ，
即 f (x, y) 在(0,0) 处不可微.
13
定理2 如果函数 z f ( x, y) 在点( x0 , y0 ) 可微
分, 则函数在该点连续.
证明 事实上, 若 z Ax By o( ) ,
则 lim z 0 , 即
0
lim
( x ,y )( 0,0 )
f
( x0
x,
y0
y)
lim[
0
f
( x0 ,
y0 )
z]
f ( x0 , y0 )，
故函数 z f ( x, y) 在点( x0 , y0 ) 处连续.
dz z dx z dy x y
可微 可偏导 12
注：可偏导不一定可微,见下面反例.
xy
f
(
x,
y)
x2 y2
0
x2 y2 0 .
偏导数与全微分
若二元函数z=f(x,y)在D内每一点都有偏导数 则此偏 内每一点都有偏导数, 在 内每一点都有偏导数 则此偏 注 (1) 若二元函数 的函数--------偏导函数 偏导函数. 导数也是 x, y 的函数 偏导函数
f x , f y , z x , z y , ......
∂z ∂f ∂z ∂f , , , , ...... ∂x ∂x ∂y ∂y
∂ ∂z ∂2z ( )= = z yx = f yx ; ∂ y ∂x ∂x ∂ y
混合偏导数
∂ ∂z ∂2z ( )= = z yy = f yy . 2 ∂y ∂y ∂y
定理 若 z = f (x, y) 的二阶混合偏导数 f x y , f y x 在 (x,y) 连续 连续, 则 f xy = f yx . 适用于三阶以上 2 2 ∂ z ∂ z y , . z = arctan , 例5 求 ∂y∂x ∂x∂y x y −y ∂z 1 = ⋅ (− 2 ) = 2 , 2 y 2 x x +y ∂x 1 + ( ) x 1 1 ∂z x = y 2 ⋅ x = x2 + y2 , ∂y 1+(x)
∂2z = 6 xy 2 ∂x 2
∂2z = 2 x 3 − 18 xy ∂y 2
∂2z ∂2z 2 2 = 6 x y − 9 y − 1= ∂y∂x ∂x∂y
∂3z = 6 y2 ∂x 3
§2
偏导数与全微分
一、 偏导数 1.偏导数的定义 1.偏导数的定义 的某邻域内有定义, 设 z = f (x,y)在点 ( x0 , y0 )的某邻域内有定义, 当 y 固定在 y0 时, , ) 得一元函数 f ( x , y0 ), 称 f ( x 0 + ∆ x , y0 ) − f ( x 0 , y0 ) lim ∆ x→0 ∆x 的偏导数, 为z = f (x,y)在点 ( x0 , y0 )处对 x 的偏导数, 记为 fx ( x0 , y0 ), 或 ∂ f ( x 0 , y 0 ) , , ) ∂x 或 ∂ z ( x 0 , y0 ) , ∂x f ( x0 + ∆x, y0 ) − f ( x0 , y0 ) ∂z 即 f x ( x 0 , y0 ) = x ( x 0 , y0 )= ∂ f ( x 0 , y 0 ) = lim ; ∂ ∂x ∆x→0 ∆x 类似的, 的偏导数为 类似的, z = f (x,y)在点 ( x0 , y0 ) 处对 y 的偏导数为 , ) f ( x0 , y0 + ∆ y) − f ( x0 , y0 ) ∂f ∂z f y ( x 0 , y0 ) = . = lim ( x0 , y0 ) = ( x 0 , y0 ) ∆ y→0 ∂y ∂y ∆y
多元函数微积分学
3、 f ( x, y) f ( x, y) y x
x
y
4、 f ( x, y) 1, f ( x, y) 2 y.
x
y
二、隐函数的求导法则（重点）
(1) F( x, y) 0
隐函数存在定理 1 设函数F ( x, y)在点 P( x0 , y0 )的 某一邻域内具有连续的偏导数，且F( x0 , y0 ) 0， Fy ( x0 , y0 ) 0，则方程F ( x, y) 0在点 P( x0 , y0 )的
y
x y
3. 设 f ( x y, x y) x2 y2 , 求 f ( x, y) f ( x, y) .
x
y
4．设 f ( xy, x y) x2 y2 xy, 求 f ( x, y) , f ( x, y)
x
y
练习四答案
1、 dz esin xcos x (cos2 x sin2 x); dx
z 2ex2y y 2z 2ex2y x y
2z 2 e x2 y y x
2 z y2
4e x2 y
二、全微分概念
如果函数z f ( x, y)在点( x, y)的全增量 z f ( x x, y y) f ( x, y)可以表示为
z
uv tt
定理 2 如果u ( x, y)及v ( x, y)都在点
( x, y)具有对 x和 y 的偏导数，且函数z f (u,v)
在对应点(u, v )具有连续偏导数，则复合函数
z f [ ( x, y), ( x, y)]在对应点( x, y)的两个偏
导数存在，且可用下列公式计算
偏导数与全微分
( x , y ) ≠ ( 0, 0 ) ( x , y ) = ( 0, 0 )
在点(0,0)处( C ).
A. 连续 偏导数存在; 连续,偏导数存在 偏导数存在 B. 连续,偏导数不存在; 连续 偏导数不存在 偏导数 C. 不连续 偏导数存在 不连续,偏导数存在 偏导数存在; D. 不连续 偏导数不存在 连续,偏导数不存在 偏导数不存在.
14
第三节 全 微 分
全微分的定义 可微的条件
第八章 多元函数微分法及其应用
15
全 微 分
一、全微分的定义
全增量. 为了引进全微分的定义, 为了引进全微分的定义 先来介绍 全增量. 全增量的概念 全增量的概念
设二元函数 z = f ( x , y ) 在点P ( x, y )的某邻
域内有定义, 当变量 x、y在点( x , y )处分别有 域内有定义
y
6
偏导数
xy 当( x , y ) ≠ (0,0), 2 2 例 f ( x, y) = x + y 0 当( x , y ) = (0,0).
求f ( x , y )的偏导数 .
解 当( x , y ) ≠ (0,0)时, y⋅ ( x 2 + y 2 ) − xy ⋅ 2 x y( y 2 − x 2 ) = 2 f x ( x, y) = 2 2 2 2 2 , (x + y ) (x + y ) 2 2 2 2 x⋅ ( x + y ) − xy ⋅ 2 y x( y − x ) f y ( x, y) = = 2 2 2 2 2 2 . (x + y ) (x + y ) 定义得 当( x , y ) = (0,0)时, 按定义得
偏导数与全微分的关系
偏导数与全微分的关系
偏导数与全微分的关系
偏导数及全微分是高等数学中重要的概念，用来描述一元函数、多元函数曲线特性及变化趋势。
而两者又有着密不可分的关系。
首先，偏导数是全微分的一部分，是全微分的基础。
它代表函数曲线在某一点的斜率，又叫函数的切线斜率，是函数曲线在某一点的变化率。
而全微分定义为函数在某一点的函数值及其方向对点中的变化率，所以它的意义是偏导数的概括，反映了函数曲线在某一点的斜率及方向的变化率，其值比偏导数更能体现函数曲线在该点的变化趋势。
其次，计算偏导数和全微分是有联系的。
若给定一个多元函数，要求偏导数则需要使用偏微分概念，因为偏微分是多元函数的偏导数。
而要计算全微分，首先要确定函数的偏导数，然后再求出全微分的求值。
最后，偏导数与全微分是相互联系的，彼此之间又有着千丝万缕的联系。
一般来说，计算多元函数的极值是依赖于偏导数的，而全微分是为了更全面地反映函数曲线的变化趋势。
所以，偏导数与全微分虽然各有不同的定义，但它们之间仍有密不可分的关系。
- 1 -。
偏导数与全导数偏微分与全微分的关系
1。
偏导数代数意义偏导数是对一个变量求导,另一个变量当做数对x求偏导的话y就看作一个数，描述的是x方向上的变化率对y求偏导的话x就看作一个数，描述的是y方向上的变化率几何意义对x求偏导是曲面z=f(x,y)在x方向上的切线对y求偏导是曲面z=f(x,y)在x方向上的切线这里在补充点。
就是因为偏导数只能描述x方向或y方向上的变化情况，但是我们要了解各个方向上的情况，所以后面有方向导数的概念。
2。
微分偏增量：x增加时f(x,y)增量或y增加时f(x,y)偏微分：在detax趋进于0时偏增量的线性主要部分detaz=fx（x,y）detax+o(detax)右边等式第一项就是线性主要部分，就叫做在（x，y）点对x的偏微分这个等式也给出了求偏微分的方法，就是用求x的偏导数求偏微分全增量：x,y都增加时f(x,y)的增量全微分：根号(detax方+detay方）趋于0时，全增量的线性主要部分同样也有求全微分公式，也建立了全微分和偏导数的关系dz=Adx+Bdy 其中A就是对x求偏导，B就是对y求偏导希望楼主注意的是导数和微分是两个概念，他们之间的关系就是上面所说的公式。
概念上先有导数，再有微分，然后有了导数和微分的关系公式，公式同时也指明了求微分的方法。
3.全导数全导数是在复合函数中的概念，和上面的概念不是一个系统，要分开。
u=a(t),v=b(t)z=f[a(t),b(t)]dz/dt 就是全导数，这是复合函数求导中的一种情况，只有这时才有全导数的概念。
dz/dt=(偏z/偏u)(du/dt)+(偏z/偏v)(dv/dt)建议楼主在复合函数求导这里好好看看书，这里分为3种情况。
1.中间变量一元就是上面的情况，才有全导数的概念。
2.中间变量有多元，只能求偏导3.中间变两有一元也有多元，还是求偏导。
微积分第八章
利用函数全增量的概念，连续定义可用另一种形式表述.
三、 二元函数的连续性
函数z=f(x,y)在点(x0,y0)的某邻域内有定义， 当自变量x,y分别由x0变到x0+Δx，y0变到y0+Δy时， 函数z=f(x,y)有增量
f(x0+Δx,y0+Δy)－f(x0,y0) 称其为函数z=f(x,y)在点(x0,y0)的全增量，记 为Δz，即
P0(x0,y0)处连续.
如果函数z=f(x,y)在区域D内各点都连续，则称函数
z=f(x,y)在区域D内连续.
三、 二元函数的连续性
对于闭区域上的连续函数z=f(x,y)，则要求
函数z=f(x,y)在区域D内和边界上都连续.当点
P0(x0,y0)
D
中的P→P0是指P在区域D内所取的路线趋近于点
P0(x0,y0)，极限中满足0<(x－x0)2+(y－y0)2<δ
图 8-7
一、多元函数的概念
定义域D就是曲面在xOy面上的投影区域. 例如，函数z=a2－x2－y2(a>0)的图形是球心在原点、 半径为a的上半球面(见图8-8).
图 8-8
二、 二元函数的极限
与一元函数情况类似，对于二元函数z=f(x,y)，我们 需要考察当自变量x,y无限趋近于常数x0,y0时，即当点 P(x,y)无限逼近于点P0(x0,y0)时，对应的函数值的变化趋 势，这就是二元函数的极限问题.
偏导数与全导数偏微分与全微分的关系
偏导数与全导数偏微分与全微分的关系Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】1。
偏导数代数意义偏导数是对一个变量求导,另一个变量当做数对x求偏导的话y就看作一个数，描述的是x方向上的变化率对y求偏导的话x就看作一个数，描述的是y方向上的变化率几何意义对x求偏导是曲面z=f(x,y)在x方向上的切线对y求偏导是曲面z=f(x,y)在x方向上的切线这里在补充点。
就是因为偏导数只能描述x方向或y方向上的变化情况，但是我们要了解各个方向上的情况，所以后面有方向导数的概念。
2。
微分偏增量：x增加时f(x,y)增量或y增加时f(x,y) 偏微分：在d e t a x趋进于0时偏增量的线性主要部分d e t a z=f x（x,y）d e t a x+o(d e t a x) 右边等式第一项就是线性主要部分，就叫做在（x，y）点对x的偏微分这个等式也给出了求偏微分的方法，就是用求x的偏导数求偏微分全增量：x,y都增加时f(x,y)的增量全微分：根号(detax方+detay方）趋于0时，全增量的线性主要部分同样也有求全微分公式，也建立了全微分和偏导数的关系d z=A d x+B d y其中A就是对x求偏导，B就是对y求偏导希望楼主注意的是导数和微分是两个概念，他们之间的关系就是上面所说的公式。
概念上先有导数，再有微分，然后有了导数和微分的关系公式，公式同时也指明了求微分的方法。
3.全导数全导数是在复合函数中的概念，和上面的概念不是一个系统，要分开。
u=a(t),v=b(t) z=f[a(t),b(t)] dz/dt 就是全导数，这是复合函数求导中的一种情况，只有这时才有全导数的概念。
d z/d t=(偏z/偏u)(d u/d t)+(偏z/偏v)(d v/d t)建议楼主在复合函数求导这里好好看看书，这里分为3种情况。
1.中间变量一元就是上面的情况，才有全导数的概念。
偏导数与全微分ppt课件
③ 二元函数的二阶偏导数有4个，三阶有8个， n阶有2n个；三元函数的n阶偏导数有3n个； 等等。
24
7. 偏导数的经济意义
边际需求: 两种商品，价格分别为 p1 和 p2
偏弹性:
需求函数： Q1( p1, p2 ) Q2 ( p1, p2 )
Q1 , Q1 , Q2 , Q2 称为边际需求 p1 p2 p1 p2
p2 0
2Q1 / Q1 p2 / p2
p2Q1 Q1p2
ln Q1 ln p2
E22
lim 2Q2 / Q2 p10 p2 / p2
p2Q2 Q2p2
ln Q2 ln p2
其中：2Q1 Q1( p1, p2 p2 ) Q1( p1, p2 )
格E1偏1 称弹为性1；商E品12需称求为量1商Q品1 需对求自量身价Q1格对相p1关的价直格接p价2
dz z dx z dy x y
32
证明：
由条件 当(x+△x,y+△y)∈∪((x,y))时
△z=A△x +B△y+o()
特别地(x+△x,y)∈∪((x,y)) ，有
△z=A△x + o()=A△x + o( △x )
z f (x x, y) f (x, y) A o( x )
r
y
y x2 y2 z2
r
z
z x2 y2 z2
15
5. 偏导数的几何意义
z
z=f(x,y0)
M0
Ty
Tx
z=f(x0,y)
o
y0
y
x0
P0
x
—— z
x xx0 y y0
切线M0Tx对x轴的斜率
8.2 偏导数与全微分
类似地，可以定义函数z=f(x,y)在区域D内对自变 量y的偏导函数为
f ( x, y + ∆y) − f ( x, y) lim ∆y→0 ∆y
∂z ∂f 记作 , , f y ( x, y)或zy ( x, y) ∂y ∂y
偏导数的概念可以推广到二元以上函数 如 u = f ( x, y, z ) 在 ( x, y, z ) 处
= 2×1 + 3× 2 = 8 , = 3×1 + 2× 2 = 7 .
x =1 y= 2
问题： 问题：计算偏导数 f x ( x0 , y0 )时能否将 y = y0 先代入
f ( x, y ) 中再对 求导？ 中再对x求导 求导？
分析： 分析：
f (x0 + ∆x, y0 ) − f (x0, y0 ) f x (x0, y0 )= lim ∆x→0 ∆x
是曲线 斜率. 斜率 在点M 在点 0 处的切线 M0Ty 对 y 轴的
例4
xy , x2 + y2 ≠ 0, 2 f ( x, y) = x + y2 0, x2 + y2 = 0 ，
设
求f(x,y)在原点(0,0)处的偏导数. 解 原点(0,0)处对x的偏导数为
f (0 + ∆x,0) − f (0,0) fx (0,0) = lim ∆x→0 ∆x (∆x) ⋅ 0 −0 2 (∆x) + 0 = lim = lim0 = 0. ∆x→0 ∆x→0 ∆x
内这两个二阶混合偏导数必相等． 内这两个二阶混合偏导数必相等 ． 元函数的高阶混合导数也成立. 本定理对 n 元函数的高阶混合导数也成立
例如, 例如 对三元函数 u = f (x , y , z) , 当三阶混合偏导数 连续时, 在点 (x , y , z) 连续时 有
二元函数的偏导数与全微分
二元函数的偏导数与全微分二元函数是指有两个自变量的函数，例如 $z=f(x,y)$，其中$x$ 和 $y$ 是自变量，$z$ 是因变量。
在微积分中，二元函数的偏导数和全微分是比较重要的概念。
一、偏导数的定义偏导数是指在多元函数中，对某一个变量求导时，把其他变量当作常数来对函数进行求导。
对于二元函数 $z=f(x, y)$，它的偏导数可以用符号 $\frac{\partial z}{\partial x}$ 和 $\frac{\partialz}{\partial y}$ 表示。
其中 $\frac{\partial z}{\partial x}$ 表示当$y$ 固定时，$z$ 对 $x$ 的变化率；$\frac{\partial z}{\partial y}$ 表示当 $x$ 固定时，$z$ 对 $y$ 的变化率。
例如，二元函数 $z=x^2y$，求 $\frac{\partial z}{\partial x}$ 和$\frac{\partial z}{\partial y}$，则有：$$\frac{\partial z}{\partial x}=2xy$$$$\frac{\partial z}{\partial y}=x^2$$二、全微分的定义对于二元函数 $z=f(x,y)$，它的全微分可以表示为：$$dz=\frac{\partial z}{\partial x}dx+\frac{\partial z}{\partialy}dy$$全微分表示 $z$ 在 $(x, y)$ 处的微小变化量，可以理解为$z$ 的无限小增量。
全微分的概念在微积分中有着广泛的应用，如求方程组的解、最大值、最小值等。
例如，对于二元函数 $z=x^2y$，它的全微分可以表示为：$$dz=2xydx+x^2dy$$三、偏导数与全微分的关系对于二元函数$z=f(x,y)$，其偏导数与全微分有着密切的联系。
根据全微分的定义，可以推导出：$$\frac{\partial z}{\partial x}=\lim_{\Delta x \to 0}\frac{f(x+\Delta x,y)-f(x,y)}{\Delta x}$$$$\frac{\partial z}{\partial y}=\lim_{\Delta y \to0}\frac{f(x,y+\Delta y)-f(x,y)}{\Delta y}$$将上述式子代入全微分，可以得到：$$dz=\lim_{\Delta x \to 0}\frac{f(x+\Delta x,y)-f(x,y)}{\Deltax}dx+\lim_{\Delta y \to 0}\frac{f(x,y+\Delta y)-f(x,y)}{\Delta y}dy$$当 $\Delta x$ 和 $\Delta y$ 趋近于 $0$ 时，可以认为二元函数$z=f(x,y)$ 在点 $(x, y)$ 处可微分。
多元函数的偏导数与全微分
多元函数的偏导数与全微分在数学分析中，偏导数与全微分是研究多元函数的重要概念。
本文将从理论和实际的角度探讨多元函数的偏导数与全微分的定义、性质和应用。
一、偏导数的定义与性质偏导数是用来描述多元函数在某一变量上的变化率。
对于一个函数f(x₁, x₂, ..., xn)，偏导数是指在其他变量固定的情况下，关于某一变量的导数。
设有函数f(x₁, x₂, ..., xn)，其中x₁, x₂, ..., xn是变量，对于i = 1,2,...,n，f对xᵢ的偏导数记作∂f/∂xᵢ。
偏导数的计算方法与一元函数类似，可以通过求极限的方式得到。
偏导数具有以下性质：1.线性性质：对于常数α, β和函数f, g，有∂(αf + βg)/∂x = α(∂f/∂x) + β(∂g/∂x)。
2.交换性质：对于任意的i, j，有∂(∂f/∂xᵢ)/∂xⱼ = ∂(∂f/∂xⱼ)/∂xᵢ。
3.对称性质：对于任意的i, j，如果混合偏导数∂²f/(∂xᵢ∂xⱼ)和∂²f/(∂xⱼ∂xᵢ)在某个区域内存在且连续，那么它们相等。
二、全微分的定义与性质全微分是用来描述多元函数在某一点处的增量与变量之间的关系。
对于一个函数f(x₁, x₂, ..., xn)，在某个点(x₁₀, x₂₀, ..., xn₀)处的全微分df记作：df = (∂f/∂x₁)dx₁ + (∂f/∂x₂)dx₂ + ... + (∂f/∂xn)dxn全微分的计算方法与一元函数类似，通过对每个变量求偏导数并乘以对应的微小增量得到。
全微分具有以下性质：1.线性性质：对于常数α, β和函数f，有d(αf + βg) = αdf + βdg。
2.链式法则：对于复合函数z = f(g(x₁, x₂, ..., xn))，其全微分可以表示为dz = (∂z/∂x₁)dx₁ + (∂z/∂x₂)dx₂ + ... + (∂z/∂xn)dxn。
3.二阶全微分：如果函数f具有二阶连续偏导数，那么df的全微分可以进一步求导得到d²f = (∂²f/∂x₁²)dx₁² + 2(∂²f/∂x₁∂x₂)dx₁dx₂ + ... + (∂²f/∂xn²)dxn²。
偏导数与全微分
偏导数与全微分偏导数和全微分是微积分中非常重要的概念和工具。
它们在求解多元函数的极值、优化问题以及微分方程的应用中起到了关键作用。
本文将介绍偏导数和全微分的定义、性质以及在实际应用中的意义和应用。
一、偏导数偏导数是对多元函数在某一变量上求导的一种推广。
对于函数f(x₁, x₂, ..., xn)，其关于变量 xi 的偏导数表示为∂f/∂xi，即对变量 xi 进行微小变化时，函数 f 的变化量与 xi 的变化量之间的比率。
如果 f 在某一点处的偏导数存在，那么它就是该点的切线斜率。
偏导数可以用几何上的切线来理解，它告诉我们函数在每个变量方向上的变化率。
偏导数的计算方法和一元函数的导数类似，只需将其他变量视为常数进行求导。
例如，对于函数 f(x, y) = x² + 2xy + y²，在求∂f/∂x 时，将y 视为常数，得到∂f/∂x = 2x + 2y。
同理，求∂f/∂y 时，将 x 视为常数，得到∂f/∂y = 2x + 2y。
偏导数不仅可以求一阶偏导数，还可以求高阶偏导数。
二阶偏导数表示对函数的一阶偏导数再次求导，例如∂²f/∂x² 表示对 x 的偏导数再对 x 求导。
高阶偏导数也有类似的定义。
二、全微分全微分是在偏导数的基础上推广出来的概念。
对于函数 f(x₁, x₂, ..., xn)，它的全微分表示为df = ∂f/∂x₁dx₁ + ∂f/∂x₂dx₂ + ... + ∂f/∂xndxn。
全微分可以看作是多元函数的线性逼近。
在某一点处，函数值的增量可以近似表示为各个自变量的增量与其对应的偏导数之积的总和。
全微分的重要性在于它可以帮助我们理解函数的微小变化对应的函数值的变化。
在实际应用中，我们常常使用全微分来近似计算函数值的变化。
三、偏导数与全微分的应用1. 极值和最优化问题：偏导数和全微分可以帮助我们找到多元函数的极值点和最优化问题的解。
通过求解偏导数为零的方程组，我们可以找到函数的驻点，并通过二阶偏导数的正负判断是否为极值点。
8.4 偏导数与全微分
z
2 x 6x 4 y 2
先代后求
z x (1, 2)
z
2 1 3 y y x 1
《微积分》(第三版) 教学课件
z y (1, 2)
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偏导数的求法 根据偏导数的定义 求多元函数对一个自变量的偏导数 只需将其他自变量看成常数 用一元函数求导法即可求得
§8.4 偏导数与全微分
一、偏导数
二、高阶偏导数
三、全微分
《微积分》(第三版) 教学课件
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结束
一、偏导数
回顾
一元函数y=f (x)在x0处的导数
f ( x0 ) lim f ( x0 x) f ( x0 ) y lim x 0 x x 0 x
多元函数的变化率如何研究? 将y看作常量，研究z对x的变化率
混合偏导数
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结束
例6 求zx3y33xy2的各二阶偏导数
2 2 2 解 z 3 y 6 xy 3 x 3 y z y x
6x z 6 y zyx 6 y zyy 6 y 6x z xx xy
f y( x0 , y0 ) lim
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f ( x0 , y0 y ) f ( x0 , y0 )
y
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y 0
若函数 z = f ( x , y ) 在域 D 内每一点 ( x , y ) 处对 x 或 y 偏导数存在 , 则该偏导数称为偏导函数, 也简称为
(x, y) f yx (x, y) 但这个等 在上面两个例题中 都有 f xy
偏导数与全微分
偏导数与全微分偏导数和全微分是微积分中的重要概念和工具，用于描述函数在某一点的变化率以及函数在这一点附近的近似变化情况。
在实际应用中，它们在物理、经济学、工程等领域中具有广泛的应用。
本文将从基本概念、性质以及应用角度出发，深入探讨偏导数和全微分的相关知识。
一、偏导数的定义与性质偏导数是多元函数的导数概念的延拓，用来研究多元函数的各个自变量对函数值的影响。
设函数 f(x1, x2, ..., xn) 在某点 P0 处可导，则在此点的偏导数定义为函数沿着坐标轴方向的导数值，即：∂f/∂xi = lim(h→0) [f(x1, x2, ..., xi+hi, ..., xn) - f(x1, x2, ..., xi, ..., xn)]/hi 偏导数有以下几个重要性质：1. 可导即可偏导：函数可导则其各个分量函数都偏导存在；2. 各个变量的偏导数交换次序得到相同的结果，即偏导数具有交换性；3. 偏导数具有线性性质：对于函数 u(x1, x2, ..., xn) 和 v(x1, x2, ..., xn)，以及常数 k1 和 k2，有 d(u + kv)/dxi = du/dxi + k*dv/dxi；4. 二阶偏导数与次序无关：当函数具有二阶连续偏导函数时，其偏导函数的二阶偏导数与次序无关。
二、全微分的定义与性质全微分是描述函数的微分变化情况的工具，它是偏导数的线性组合。
设函数 f(x1, x2, ..., xn) 在某点 P0 处可导，则在此点的全微分定义为：df = ∂f/∂x1 * dx1 + ∂f/∂x2 * dx2 + ... + ∂f/∂xn * dxn全微分有以下几个重要性质：1. 雅可比矩阵：全微分可以表示为雅克比矩阵和自变量的增量之间的乘积形式；2. 全微分的近似表示：在某一点的全微分可以近似表示为函数值在该点的偏导数乘以自变量的增量之和；3. 链式法则：当函数经过复合运算时，全微分的求解可以通过链式法则简化计算；4. 全微分为导数的线性组合：全微分具有线性性质。
二元函数微积分——偏导数和全微分.
函数 z 也称为因变量，x, y 的变化范围 D 称为函数的定
义域。
类似的，可以定义三元函数 u f (x, y, z) 及三元以上的函数。
自变量个数
定义域
x 一元函数 一个：
在数轴上讨论 （区间）
二元函数 两个：x, y 在平面上讨论
z = f (x , y) 关于 x 的 n –1 阶偏导数 , 再关于 y 的一阶
偏导数为
( y
)
nz xn1 y
例 5． 求二元函数 z e x y 的二阶偏导数。
解：z
x
exy (x
y)x
e x y
z y
exy (x
y)y
ex y
2z x2
x
( z ) x
exy (x
y)x
exy
z 2 xy
利用定义 逐次求导法
练习
1、求二元函数 z x 2 ye y 的各二阶偏导数。
2、 求二元函数 z x3 y 3 3xy 2 的各二阶偏导数。
3、求二元函数 z x 的各二阶偏导数。 y
4、 求二元函数 z x ln(x y) 的各二阶偏导数。
利用对称性
,
有
2u y2
1 r3
3 y2 r5
,
2u z2
1 r3
3z2 r5
2u x2
2u y2
2u z2
3 r3
3(
x2
y2 r5
z2
)
0
内容小结
1. 偏导数的概念及有关结论 • 定义; 记号
2. 偏导数的计算方法 • 求一点处偏导数的方法
多元函数的偏导数与全微分
上相等。
如果函数z f ( x, y)在点( x, y)的某邻域内 有定义，并设 P( x x, y y)为这邻域内的
任意一点，则称这两点的函数值之差
f ( x x, y y) f ( x, y) 为函数在点 P 对应于自变量增量x, y的全增 量，记为z， 即 z= f ( x x, y y) f ( x, y)
同理， f (0,0) 0. y
可以证明，对本例中的函数f (x,y),
lim f(x,y)
(x,y)(0,0)
不存在，因此它在原点不连续,但在原点的两个偏函数
都存在，这一点和一元函数是不同的.在一元函数中，
高阶偏导 数
xxzx2z2fxx(x,y), xyzy2zxfyx(x,y) yxzx2zyfxy(x,y), yyzy2z2fyy(x,y)
偏导数的几何意义
例1
求 z = x 2 + 3 xy + y2在点 (1,2)处的偏导数．
解
z x
2x3y;
z y
3x2y.
z x
x 1 y2
2 1 3 2 8 ,
z y
x1 y2
3 1 2 2 7 .
例2
设 z = arcsin
x
¶z ¶z
，求 ，
x2 + y2
¶x ¶y
y0
y
记为 z y
， f x x0 y
，zy
x x0
或 x x0
y y0
f y ( x0 ,
y0 ).
y y0
y y0
xzxx0，fxxx0，zxxyxy00或fx(x0,y0). yy0 yy0
如果函数z f ( x, y)在区域 D内任一点