最新人大版微积分第三版课件习题课第8章教学讲义ppt
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微积分讲解ppt课件
多元函数的表示 方法
多元函数可用记号 f(x1,x2,…,xn)或z=f(x,y) 表示。
多元函数的定义 域
使多元函数有意义的自 变量组合(x1,x2,…,xn) 的集合。
多元函数的值域
多元函数所有值的集合 。
偏导数与全微分
偏导数的定义
设函数z=f(x,y)在点(x0,y0)的某一邻域内有定义,当y固定在y0而x在x0处有增量Δx时,相应地函数有增量 f(x0+Δx,y0)-f(x0,y0)。如果Δz与Δx之比当Δx→0时的极限存在,那么此极限值称为函数z=f(x,y)在点(x0,y0)处对 x的偏导数。
齐次方程法
通过变量替换,将齐次方程转化为可分离变 量的形式
一阶线性微分方程法
利用积分因子,将方程转化为可积分的形式
二阶常微分方程解法
可降阶的二阶微分方程
通过变量替换或分组,将方程降为一阶微分方 程求解
二阶线性微分方程法
利用特征根的性质,求解二阶线性常系数齐次 和非齐次微分方程
常系数线性微分方程组法
在经济学中的应用
边际分析
通过求导计算边际成本、边际收益等,为企业的决策 提供依据。
弹性分析
研究价格、需求等经济变量之间的相对变化关系,微 积分可用于计算弹性系数。
最优化问题
在资源有限的情况下,通过微积分求解最大化或最小 化某一经济指标的问题。
在工程学中的应用
结构力学
分析建筑、桥梁等结构的受力情况和稳定性,微积分可用 于求解复杂的力学方程。
通过消元法或特征根法,求解常系数线性微分方程组
05
多元函数微积分
多元函数的基本概念
多元函数的定义
设D为一个非空的n元有 序数组的集合,f为某一 确定的对应规则。若对 于每一个有序数组 (x1,x2,…,xn)∈D,通过 对应规则f,都有唯一确 定的实数y与之对应, 则称对应规则f为定义在 D上的n元函数。
教学课件微积分第三版
称函数值f(x0)为函数f(x)在区间I上的最大值,
点x0为函数f(x)在区间I上的最大值点;若恒有
f(x0)≤f(x),则称函数值f(x0)为函数f(x)在区
间I上的最小值,点x0为函数f(x)在区间I上的最
小值点.
第一章 函数与极限
1.2 几何与经济方面函数关系式
1.几何方面函数关系式
(1)矩形面积S等于长x与宽u的积,即
又已知生产xkg产品的总成本为
1
C=C(x)=9x2+6x+100
所以每日产品全部销售后获得的总利润
1
1
L=L(x)=R(x)-C(x)= − 3 2 + 46x - 9 2 + 6x + 100
4
=- x2+40x-100(元)
9
1
由于产量x>0;又由于销售价格p>0,即46-3x>0,得到0<x<138,因而函数定
1.5 未定式极限
2.第二种基本情况
已知函数R(x)与S(x)中至少有一个含二次根式,当x→x0(有限值)时,
() 0
若R(x)→0且S(x)→0,则无理分式极限 lim
为 型未定式极限.
→0 () 0
解法:分子R(x)、分母S(x)同乘以它们的有理化因式,并注意到在
x→x0的过程中,恒有x-x0≠0,因而约去使得分子、分母同趋于零的
义域为0<x<138.
第一章 函数与极限
1.3 极限的概念与基本运算法则
定义1.8 已知数列
y1,y2,y3,y4,…,yn,…
当n→∞时,若一般项yn无限接近于常数A,则称当n→∞时数列yn的极
限为A,记作
点x0为函数f(x)在区间I上的最大值点;若恒有
f(x0)≤f(x),则称函数值f(x0)为函数f(x)在区
间I上的最小值,点x0为函数f(x)在区间I上的最
小值点.
第一章 函数与极限
1.2 几何与经济方面函数关系式
1.几何方面函数关系式
(1)矩形面积S等于长x与宽u的积,即
又已知生产xkg产品的总成本为
1
C=C(x)=9x2+6x+100
所以每日产品全部销售后获得的总利润
1
1
L=L(x)=R(x)-C(x)= − 3 2 + 46x - 9 2 + 6x + 100
4
=- x2+40x-100(元)
9
1
由于产量x>0;又由于销售价格p>0,即46-3x>0,得到0<x<138,因而函数定
1.5 未定式极限
2.第二种基本情况
已知函数R(x)与S(x)中至少有一个含二次根式,当x→x0(有限值)时,
() 0
若R(x)→0且S(x)→0,则无理分式极限 lim
为 型未定式极限.
→0 () 0
解法:分子R(x)、分母S(x)同乘以它们的有理化因式,并注意到在
x→x0的过程中,恒有x-x0≠0,因而约去使得分子、分母同趋于零的
义域为0<x<138.
第一章 函数与极限
1.3 极限的概念与基本运算法则
定义1.8 已知数列
y1,y2,y3,y4,…,yn,…
当n→∞时,若一般项yn无限接近于常数A,则称当n→∞时数列yn的极
限为A,记作
微积分教学课件第8章多元函数微积分学第6节多元函数的极值与最值
则构造拉格朗日函数为
L( x, y, z;, ) f ( x, y, z) g( x, y, z) h( x, y, z) .
f x ( x, y, z) gx ( x, y, z) hx ( x, y, z) 0
令
f f
y ( x, z( x,
y, y,
z) z)
gy ( x, gz ( x,
注意:极值点
驻点
例如, 点(0,0)是函数z xy的驻点,但不是极值点.
问题:如何判定一个驻点是否为极值点?
12
定理2(充分条件)
设函数z f ( x, y)在点( x0 , y0 ) 的某邻域内连续,
有一阶及二阶连续偏导数,
设 f x ( x0 , y0 ) 0 , f y ( x0 , y0 ) 0 ,
最大利润为 L(4.8,1.2) 229.6 .
16
二、条件极值与拉格朗日乘数法
实际问题中,目标函数的自变量除了受到定义域 的限制外, 往往还受到一些附加条件的约束,这类极 值问题称条件极值问题.
例8 用铁皮做一个有盖的长方形水箱,要求容积为V, 问怎么做用料最省?
解 即表面积最小.设水箱的长、宽、高分别为x, y, z ,则
11 5x2 48x 10 y2 24 y ,
令
Lx
Ly
10x 20x
4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 24
0, 0
解得唯一驻点
x 4.8, y 1.2,
A f xx 10 , B f xy 0 , C f yy 20 ,
B2 AC 0 , A 0 , 唯一驻点为极大值点,
即为最大值点,
播放 3
极值的求法
定理1(必要条件)
人大微积分课件8-1多元函数的极限及连续性
于是
lim
PP0
f
(P)
f
(P0 )
例6
求
lim
x0 y0
2x x2
y2 y2
解 函数 f (x, y) 2x y2 的定义域 x2 y2
D {(x, y) x2 y2 0}
显然 (1,0) D
故
lim 2x x x0 2
y0
y2 y2
1 2
例7 求 lim xy 1 1.
点间的距离.
二、多元函数的概念
1 多元函数的定义
设D 是平面上的一个点集,如果对于每个点
P( x, y)D,变量z 按照一定的法则总有确定的值
和它对应,则称 z 是变量x, y 的二元函数,记为
z f ( x, y)(或记为z f (P) )
类似地可定义三元及三元以上函数.
当 n 2时,n 元函数统称为多元函数.
在(0,0)处的连续性.
解
(x2
y2 )sin
x2
1
y2
0
x2
y2
sin
x
2
1
y2
x2
y2
e 0, e ,
当 0 ( x 0)2 ( y 0)2 时,
(x2
y2 )sin
x2
1
y2
0
e
lim( x2
x0
y2 )sin
x2
1
y2
0
y0
lim f ( x, y) f (0,0),
U (P0, ) P | PP0 |
•
(x, y) | (x x0 )2 ( y y0 )2 . P0
点P0的去心邻域 Uˆ (P0, ) P 0 | PP0 |
微积分(第三版)课件:多元函数微积分
轴的直准线 C 上.所以 的坐
z
标满足曲线 C 的方程 f (x , y)= 0 .
由于方程 f (x , y)= 0 不含 z,所以
y
点 M(x, y, z)也满足方程 f (x, y)= 0 . x
而不在柱面上的点作平行于 z 轴的直线与 xoy 坐
标面的交点必不在曲线 C 上, 也就是说不在柱面上的
其中每个有序数组 的坐标,n个实数
称为 中的一个点,也称该点 就是这个点的坐标的分量.
n维空间中任意两点 为
与
间的距离定义
第二节 多元函数
一、二元函数 二、二元函数的极限与连续 三、多元函数
第二节 多元函数
导言:多元函数是多元函数微积分学研究的 对象,同一元函数类似对于多元函数也有极限、 连续等基本概念.这些内容作为一元函数在多元 函数中的推广,它与一元函数相关内容类似且 密切相关,在这部分内容的学习中应注意与一 元函数的对比.在研究方法上把握一般与特殊之 间辩证关系.
点的坐标不满足方程 f (x , y)= 0.
(2)以yOz 坐标面上曲线 C : g ( y , z ) = 0 为准线,
母线平行于x 轴的柱面方程为
(3)以zOx 坐标面上曲线 C : h ( x , z ) = 0 为准线,
母线平行于y 轴的柱面方程为
z
z
y
y
x
在空间直角坐标系Oxyz下,含两个变量的方程为柱 面方程,并且方程中缺少哪个变量,该柱面的母线就 平行于哪一个坐标轴 .
区域:连通的开集称为开区域,简称区域.区域及 其它的边界所成的集合称为闭区域.
有界与无界区域:对于平面点集E,如果存在一个 以原点为圆心的圆盘D ,使 ,则称E为有界区域, 否则称E为无界区域.
最新人大版微积分第三版课件8-7教学讲义ppt课件
zf(x,y)
n
Vl i0m k 1f(k,k)k
f(k,k)
(k ,k ) k
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2. 平面薄片的质量
有一个平面薄片, 在 xoy 平面上占有区域 D , 其面密
度为(x,y) C,计算该薄片的质量 M .
若 (x,y)(常)数 ,设D 的面积为 , 则
M
若 (x,y)非常数 , 仍可用
o
x
f(x,y)df(x,y)dxdy
D
D
问题:根据二重积 几分 何的 意义
1x2 y2dxdy
D:x2y21
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三、二重积分的性质
1 .D kf(x,y)d kD f(x ,y)d ( k 为常数)
2 .D [ f( x ,y ) g ( x ,y )d ]
人大版微积分第三版课件87
回忆定积分概念 :求曲边梯形面积步骤
1) 大化小. 在区间 [a , b] 中任意插入 n –1 个分点 a x 0 x 1 x 2 x n 1 x n b
用直线 x xi将曲边梯形分成 n 个小曲边梯形;
2) 常代变. 在第i 个窄曲边梯形上任取i[xi1,xi]
任 意 的 .
(2 )当 f(x ,y )在 闭 区 域 上 连 续 时 , 定 义 中 和 式
的 极 限 必 存 在 , 即 二 重 积 分 必 存 在 .
二重积分的几何意义 当被积函数大于零时,二重积分是柱体的体积. 当被积函数小于零时,二重积分是柱体的体积的 负值.
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作以[xi1, xi]为底 , f (i )
y
为高的小矩形, 并以此小
《微积分》(第三版)教学课件 (12)[8页]
yn
A
”
《微积分》(第三版) 教学课件
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定义26(变量的极限)
对于任意给定的正数 在变量y的变化过程中 总有那么
一个时刻 在那个时刻以后
|yA|
恒成立 则称变量y在此变化过程中以A为极限 记作 lim yA
说明 (2)如果变量y是定义于实数集合的函数yf(x) 而研究的
变化过程是x 则定义中 “总存在那么一个时刻” 是指 “总存在一个正数M” “在那个时刻以后” 是指 “当|x|M时” 而 “lim yA” 应为
“ lim f (x) A ” x
《微积分》(第三版) 教学课件
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定义26(变量的极限)
对于任意给定的正数 在变量y的变化过程中 总有那么
一个时刻 在那个时刻以后
|yA|
恒成如果变量y是定义于实数集合的函数yf(x) 而研究的
为具体函数 则不能使用通用记号
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例 证明lim cc(c为常数) 证 设yc
对任意给定的 0 恒有|yc||cc|0 所以lim cc
结论 “limcc” 表示
对数列 f(n)c 有 lim f (n) lim c c
n
n
对函数 f(x)c 有 lim f (x) lim c c 及lim f (x) lim c c
定理24 如果在某一变化过程中 变量y有极限 则变量y是有界变
量
这个定理说明变量y在某一变化过程中有极限 则变量y 在某时刻后有界 但变量在某一时刻后有界不一定有极限
例如
f (x)1x
x0 x0
在
x0
人大版微积分第三版课件隐函数的导数
若参数方程
x y
(t (t
)确定 )
y与x间的函数关系
,
称此为由参数方程所确定的函数.
例如
x 2t,
y
t
2
,
t x 2
消去参数 t
y t2 ( x)2 x2 24
y 1 x 2
问题: 消参困难或无法消参如何求导?
若参数方程
可确定一个 y 与 x 之间的函数
关系,
可导, 且
则
(t) 0时, 有
dy dx
dy dt dt dx
dy dt
1 dx
(t) (t )
(t) 0时, 有
dt
dx dx dt dy dt dy
dx dt
1 dy
(t) (t)
(此时看成 x 是 y 的函数 ) d t
一、隐函数的导数
若由方程
可确定 y 是 x 的函数 , 则称此
函数为隐函数 .
由
表示的函数 , 称为显函数 .
例如,
可确定显函数
可确定 y 是 x 的函数 ,
隐函数求导方法:
但此隐函数不能显化 .
两边对 x 求导
(含导数 y的方程)
例1. 求由方程 在 x = 0 处的导数
解: 方程两边对 x 求导
位等于锥高的一半时水面上升的速度.
解: 设时刻 t 容器内水面高度为 x , 水的
rh
x
体积为 V , 则
13
R2h
13
r2(h
x)
R2
3h2
[
微积分课件8
lim
xy
xy 4 xy
xy(2 xy 4 )
1 4
所以应补充定义 f (0,0)
1 4
f ( x, y ) f (0,0) ,使得 ( x , ylim ) ( 0 , 0 )
,从而使得函数 f ( x, y) 在点 (0,0) 处连续.
例8.1.4
连续。
xy , ( x, y) (0,0) 2 2 讨论函数 f ( x, y) x y 0, ( x, y) (0,0)
f ( x, y ) 在点
例8.1.3 应如何补充定义 f (0,0) ,才使得 f ( x, y)
在点(0,0) 处连续.
2 xy 4 xy
解: 因为 lim f ( x, y) lim 2 ( x , y )( 0, 0) ( x , y )( 0, 0)
( x , y )( 0, 0 )
.
例8.1.2
x 求极限 ( x, y )(0,5) sin xy lim
lim
.
解: 利用重要极限
x xy 1 xy 1 lim lim lim lim ( x , y ) ( 0, 5) sin xy ( x , y )( 0, 5) sin xy y xy0 sin xy ( x , y )( 0, 5) y 1 1 1 5 5
第8章 多元函数微分
在现实中,我们遇到的一些现象大多是由多 个因素制约的,体现在数学上就是一个变量依赖 于多个变量的问题,这就需要我们引入多元函数 的概念。我们将要讨论多元函数的微分学及其应 用,主要针对二元函数讨论的,它是一元函数微 分学的很自然的推广. 数学是对精神的最高锻炼。
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
《微积分》(第三版) 教学课件
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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
《微积分》(第三版) 教学课件
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
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设 P 0 是 函 数 f(P )的 定 义 域 的 聚 点 , 如 果 f(P )在 点 P 0 处 不 连 续 , 则 称 P 0 是 函 数 f(P )的 间 断 点 . 注意:二元函数可能在某些孤立点处间断,也可能
在曲线上的所有点处均间断。
在定义区域内的连续点求极限可用“代入法”: P l iP m 0f(P)f(P 0) (P 0 定义)区域
高阶偏导数
函 数 z f(x ,y )的 二 阶 偏 导 数 为 x x z x 2z2fx(xx,y), y yz y22 zfyy(x,y), y x zx2 zyfx(yx,y), x y zy2 zxfy(xx,y).
混合偏导 ( 注意:混合偏导数相等的条件) 二阶及二阶以上的偏导数统称为高阶偏导数.
d z A x B y .
定理1(可微分必要条件)如果函数z f(x, y)在
点(x, y)可微分,则该函数在点(x, y)的偏
导数z 、z x y
必存在,且函数z
f(x,
y)
在点(x, y)的全微分为
dzxzdxyzdy.
定 理 2 ( 可 微 分 的 充 分 条 件 ) 如 果 函 数 zf(x,y)
y y 0
f yx x 0 lx i0m f(x 0 ,y 0 y y )f(x 0 ,y 0)fy(x0,y0)
y y 0
f x lx i0m f(x x , y x )f(x ,y )fx(x,y) f y lx i0m f(x ,y y y )f(x ,y) fy(x,y)
复合函数求导法则
1、zu vFra bibliotekx型z f ( u , v )u , ( x )v ,( x )
d dx z u zd du x v zd dx v .
d d x z u zd d u x v zd d x v w zd d.w x
u
d dx z u zd du x v zd dx v .
0 | PP0 | ( x x0 )2 ( y y0 )2 的 一 切 点 , 都 有 | f ( x , y ) A | 成 立,则称 A 为 z f ( x, y)当 x x0 , y y0时的极限,记为
lim f ( x, y) A
x x0 y y0
( 或 f ( x , y ) A ( 0) 这 里 | PP0 |) .
全微分的定义
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 Ax By o( ),
其中 A, B 不依赖于 x、y 而仅与x、y 有关, (x)2 (y)2 ,则称函数 z f ( x, y) 在点 (x, y) 可微分, Ax By 称为函数 z f (x, y) 在 点 ( x , y ) 的 全 微 分 , 记 为 dz , 即
u x
zv wy
特殊地 zf(u ,x,y) 其中 u(x,y)
x z u f u x fx, yzu f u yfy.
隐函数的求导法则
1 . F (x ,y)0
2 . F (x ,y ,z) 0
dy dx
Fx Fy
.
z y
Fy Fz
,
z y
Fy Fz
.
多元函数的极值
设函数z f ( x, y)在点( x0, y0 )的某邻域内有定义,
z v x型 w
以上公式中的导数 dz 称为全导数. dt
2、z u v
x型 y
zf(u,v),
u(x,y),v(x,y).
x z u z u x v z x v, yz u z u y vz vy.
x z u z u x v z x v w z w x y z u z u y v z v y w z w y
人大版微积分第三版课件习题 课第8章
方向导数
全微分 概念
全微分 的应用
复合函数 求导法则
全微分形式 的不变性
偏导数 概念
高阶偏导数
隐函数 求导法则
微分法在 几何上的应用
多元函数 的极值
二元函数的极限
定 义 设 函 数 z f ( x , y ) 的 定 义 域 为 D, P0 ( x0 , y0 ) 是 其 聚点,如果对于任意给定的正数 ,总存在正数 ,使得对于适合不等式
使 函 数 取 得 极 值 的 点 称 为 极 值 点 .
注意: 极值点
驻点
取得极值的条件
(充分条件) 若 zf(x ,y )在 (x 0 点 ,y 0 )的
某邻域内具有一阶和二阶连续偏导数,且
fx (x 0,y 0) 0,fy (x 0,y 0 ) 0
注意:
求 f x
时,只要把 x
之外的其他自变量暂时看成
常量,对 x 求导数即可。
求
f y
时,
只要把 y
之外的其他自变量暂时看成
常量,对 y 求导数即可。
有关偏导数的几点说明:
1、
偏 导 数 u 是 一 个 整 体 记 号 , 不 能 拆 分 ; x
2、 求分界点、不连续点处的偏导数要用定义求;
对于该邻域内异于( x0, y0 )的点( x, y):
若满足不等式
f ( x, y) f ( x0, y0 ),
则称函数在( x0 , y0 )有极大值;
若满足不等式 f ( x, y) f ( x0, y0 ),
则称函数在( x0 , y0 )有极小值;
极 大 值 、 极 小 值 统 称 为 极 值 .
闭区域上连续函数的性质
(1)最大值和最小值定理 在有界闭区域D上的多元连续函数,在D上 至少取得它的最大值和最小值各一次.
(2)介值定理 在有界闭区域D上的多元连续函数,如果在 D上取得两个不同的函数值,则它在D上取 得介于这两值之间的任何值至少一次.
偏导数的定义
zf(x,y) f xx x 0 lx i0m f(x 0 x ,y 0 x )f(x 0 ,y 0)fx(x0,y0)
的 偏 导 数x z、 yz在 点 (x,y)连 续 , 则 该 函
数 在 点 (x,y)可 微 分 .
设函数zf(u,v)具有连续偏导数,则u,v不论是 自变量还是中间变量,总有全微分
dzuzduvzdv。 --全微分形式不变性
多元函数连续、可导、可微的关系
函数连续
偏导数存在
函数可微分 偏导数连续