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
或
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...
《高等数学》是由数学强国出品的课程
请尊重和保护知识产权
未经授权 禁止转载
欢迎转发到朋友圈