多元函数求导(多元函数求导和求偏导区别)

在学习本节内容之前,我们先来复习一下上册里我们学习过的一元复合函数求导法则,还记得这部分内容的同学们可以跳过这部分【文末有漫画】??

设有复合函数 ,这里,那么我们就有

比如函数  就是一个简单的例子,这里的 ,所以

重点: . 复合关系图

. 另一种理解记忆的办法

有了一元的基础,接下来咱们来看多元的情况。但是多元复合是比较复杂的,可以是多元和一元的复合,一元和多元复合,多元和多元复合,所以咱们需要分类讨论后再汇总。那么咱们先来看中间变量是一元函数的情形。

假设有函数 ,其中 ,那么  就是中间变量,而  是自变量,我们称这样的函数为中间变量为一元的情形,记为

Th.1: 设  ,  , 。其中 在  处可导,  在对应点(  处有连续偏导数, 则复合函数  在  处可导,且

复合关系图

对定理1的证明(可跳过)

由于  在  处可微,故

这里的 

左右同除 

由于  可导,故连续。

从而当  时, ,从而有 

令  得

注:  为了便于理解和记忆,可以这样记

. 推广到更多元
设函数 ,其中 ,则

例1.  , 求 .

解:

例2:  可微,求 .

【分析】出现了抽象函数

解: 记 ,所以 ,则

假设有函数 ,且 ,那么

Th.2. 设  ,其中 在  处可偏导, 在对应点处可微, 则复合函数  在  处可偏导,且

复合关系图

注:1) 
2) 推广到更多元
(i)设函数 ,,, 则

(ii) 设函数 ,,,则

例3. , 求 .

解:

例4.  ,  可微,求 .

解:  . 则 .

Th.3. 设函数 ,其中  可偏导,可导,在对应点处可微,则复合函数 在  处可偏导,且

复合关系图

注:其它情形  则当中间变是看待

例5. . 求 .

解:

例6.   ,  可微,求 ,.

解:记 ,, 则  则

对于抽象的复合函数,为了写法和计算上的方便,引入记号:

注: 若 , 则  仍是  的函数,即
对  分别求偏导得到
 对  分别求偏导得到 ,
具体来说,如: . 则

例7.  具有二阶连续偏导数,求: 

解:

设函数  则

即 

或 .

我们称之为 微分形式不变性

也就是从形式上看,一个函数的全微分,即函数变量的微分,无论这个变量是函数中的自变量,或者是中间变量,都成立。

用法: 就是直接使用上面推导过程的结论,即

例8. ,求 

【分析】直接使用全微分

解:


例9. ,求 .

解:


作业同济7版《高等数学-下册》
P84 习题9-4  2,4,8(1),12(1)(3)

答案见公众号里的“全部课程”-“课后习题”

故事还将继续...???


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