多元复合函数与隐函数求导法则ppt课件.ppt

1,第三节,本节内容:,一、多元复合函数求导的链式法则,二、多元复合函数的全微分,第八章,三、隐函数求导法则,2,一、多元复合函数求导的链式法则,定理. 若函数,处偏导连续,在点 t 可导,则复合函数,证: 设 t 取增量t ,则相应中间变量,且有链式法则,有增量u ,v ,3,( 全导数公式 ),(t0 时,根式前加“”号),4,若定理中,说明:,例如:,易知:,但复合函数,偏导数连续减弱为,偏导数存在,则定理结论不一定成立.,5,推广:,1) 中间变量多于两个的情形.,设下面所涉及的函数都可微 .,2) 中间变量是多元函数的情形.,例如,例如,6,又如,当它们都具有可微条件时, 有,注意:,这里,表示 f ( x, ( x, y ) )固定 y 对 x 求导,表示f ( x, v )固定 v 对 x 求导,口诀 :,与,不同,分段用乘, 分叉用加, 单路全导, 叉路偏导,7,例1. 设,解:,8,解,例2. 求函数 的偏导数.,令,则,9,例3.,解:,10,例4. 设,求全导数,解:,注意：多元抽象复合函数求导在偏微分方程变形与,验证解的问题中经常遇到,下列两个例题有助于掌握,这方面问题的求导技巧与常用导数符号.,11,例5. 设,二阶偏导数连续,求下列表达式在,解: 已知,极坐标系下的形式,(1), 则,12,题目,13,已知,注意利用已有公式,14,同理可得,题目,15,二、多元复合函数的全微分,设函数,的全微分为,可见无论 u , v 是自变量还是中间变量,则复合函数,都可微,其全微分表达,形式都一样,这性质叫做全微分形式不变性.,16,例 6.,利用全微分形式不变性再解例1.,解:,所以,17,1、一个方程所确定的隐函数 及其导数,2、方程组所确定的隐函数组 及其导数,三、隐函数的求导方法,18,1、一个方程所确定的隐函数及其导数,定理1. 设函数,则方程,单值连续函数 y = f (x) ,并有连续,(隐函数求导公式),定理证明从略，仅就求导公式推导如下：, 具有连续的偏导数;,的某邻域内可唯一确定一个,在点,的某一邻域内满足,满足条件,导数,19,两边对 x 求导,在,的某邻域内,则,20,例7. 验证方程,在点(0,0)某邻域,可确定一个单值可导隐函数,解: 令,连续 ;,由 定理1 可知,导的隐函数,则,在 x = 0 的某邻域内方程存在单值可,且,并求,21,22,定理2 .,若函数,的某邻域内具有连续偏导数 ;,则方程,在点,并有连续偏导数,定一个单值连续函数 z = f (x , y) ,定理证明从略, 仅就求导公式推导如下:,满足, 在点,满足:,某一邻域内可唯一确,23,两边对 x 求偏导,同样可得,24,解： 利用公式,设,则,例8.,25,2、方程组所确定的隐函数组及其导数,隐函数存在定理还可以推广到方程组的情形.,由 F、G 的偏导数组成的行列式,称为F、G 的雅可比 行列式.,以两个方程确定两个隐函数的情况为例 ,即,雅可比,26,雅可比(1804 1851),德国数学家.,他在数学方面最主要,的成就是和挪威数学家阿贝儿相互独,地奠定了椭圆函数论的基础.,他对行列,式理论也作了奠基性的工作.,在偏微分,方程的研究中引进了“雅可比行列式”,并应用在微积,分中.,他的工作还包括代数学, 变分法, 复变函数和微,分方程,在分析力学,动力学及数学物理方面也有贡献 .,他在柯尼斯堡大学任教18年, 形成了以他为首的学派.,27,定理3.,的某一邻域内具有连续偏,设函数,则方程组,的单值连续函数,且有偏导数公式 :, 在点,的某一邻域内可唯一确定一组满足条件,满足:,导数；,28,(P86),29,有隐函数组,则,两边对 x 求导得,设方程组,在点P 的某邻域内,解的公式,故得,系数行列式,30,同样可得,31,例9. 设,解:,方程组两边对 x 求导，并移项得,求,练习: 求,答案:,由题设,故有,32,内容小结,1. 复合函数求导的链式法则,“分段用乘,分叉用加,单路全导,叉路偏导”,例如,2. 全微分形式不变性,不论 u , v 是自变量还是中间变量,33,3. 隐函数( 组) 存在定理,4. 隐函数 ( 组) 求导方法,方法1. 利用复合函数求导法则直接计算 ;,方法2. 利用微分形式不变性 ;,方法3. 代公式 .,第三次作业,