张瑞
中国科学技术大学数学科学学院
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一元时,找,满足
二元时类似,把直线换成平面。
定义 1. (二元函数的可微性) 若存在常数,满足 则称在处可微,且称为在处的微分,记为。 |
平面
式子
中取,得到
令,则有
就是说,可以看成是一元函数在处的导数。
类似地,是一元函数在处的导数。
定义 2. (偏导数)
设为区域上的二元函数,。
若极限
存在,则称它为在处关于x的偏导数,记为
类似,极限
称为在处关于y的偏导数。记为
定理 1. (可微的必要条件)
设为区域上的二元函数,,
类似1维的证明
例 1. 求偏导数
1).
2).
(1) ,
(2) ,
,
例1.
若在中可微,则对,有
类似一元情形,
常记
或
称为在上的微分(或全微分)。
定义 3.
矩阵称为在处的 Jacobi矩阵。
则微分可以写成
例 2. 函数的连续性、可微性、偏导数
例 3. 函数的连续性、可微性、偏导数
解. 2 虽然, 都存在且有界,但不存在。
解. 3 虽然, 都存在但无界,仍然存在。
例 4. (例6.2.3) (两个偏导数存在,但不可微)
定理 2.
若在的某个邻域内存在,且在连续,则在处可微
证明:
函数在定义区域中每一点都有偏导数,则这些偏导函数仍然是二元函数。若它们仍然有偏导数,则可以继续对它们求偏数,这样就得到了高阶偏导数(或高阶偏微商)。
二元函数有四种可能的二阶偏导数:
也可以把偏导数记为
例 5. 求函数的2阶偏导数
例 6. 求函数的2阶偏导数
解. 例6.
定理 3.
在区域上有定义,如果在区域中连续,则两者相等,即求导的次序可以交换
证:
平行地推广二元函数的概念到元函数
对向量值函数
若每个分量函数可微,则称映射可微,且微分定义为
其中
这样
矩阵为,称为向量值函数的Jacobi矩阵
类似二元函数的结论,当多变量函数的高阶偏导数连续时,它的值也会与求导的次序无关。如:
若三元函数的偏导数,,连续,则
区域上具有各种阶偏导数,并且各阶偏导数连续的函数的全体记为。
特别地,表示上连续函数的全体。
例 7. 本节读完
例7.