空间解析几何与向量代数的部分就不说了,比较简单,以几道例题练一练就差不多了。
首先从第九章,多元函数微分方法及其应用说起。
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多元微分_理论
要学习多元,我们首先要从一元开始,一元的学会了,就能够类比得到多元的结论。在理论部分,首先要介绍一些相关的概念。
一、连续
一元
我们知道,对于一元函数f(x)上任意的一点a,如果,x无限趋近于a时的极限值,等于f(a)的值,那么,就称f(x)在x=a处连续。
具体公式如下:
还有下面的公式,也能表示f(x)在a点连续。
(f(a-0)表示从左侧趋近于a的极限值,f(a+0)表示从右侧趋近于a的极限值)
二元
由一元函数进行类比,我们可以得到下面的公式:
如果上式成立,那么f(x,y)在该点连续。
二、偏导数
对于一元函数,导数的概念大家已经很熟悉了,对于二元函数来说,偏导数就是它关于其中一个变量的导数,而保持另一个变量恒定。
比如说二元函数f(x,y)对x求偏导数,就是将函数中的y看作常数,对x求导。
下式为f(x,y)对x的一阶偏导
下式为f(x,y)对x的二阶偏导
f(x,y)先对x求一阶偏导,然后对y求二阶偏导。
f(x,y)先对y求一阶偏导,然后对x求二阶偏导。
对于以上两种情况,我们称为二阶混合偏导数。
对于二阶混合偏导数,需要注意:
先后顺序很重要,先对x求偏导和先对y求偏导是不一样的。
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一个定理:若f(x,y)二阶连续可偏导,那么它的两种二阶混合偏导数是相等的,如下图所示:
就是说,无论是先对x求偏导,还是先对y求偏导,结果是一样的。
三、全微分
一元
对于函数y=f(x),取其中一点。
从这点出发,取一段很小的距离,我们可以得到:
可微条件:
如果上式成立,那么就称y=f(x)在处可微。称为f(x)在处的微分。
二元
由一元部分,类比可知:
其中:
如果上式成立,那么称f(x,y)在处可(全)微,称为f(x,y)在处的全微分。
介绍完概念,接下来是一些常用的结论。
一、连续,可偏导,可微,连续可偏导
连续可偏导可以推出可微。
可微可以推出可偏导。
可微可以推出连续。
其他的关系不能推出。
二、cramer法则
最后是关于求偏导的相关内容。
一、显函数求偏导
把不求偏导的字母看作常数就可以了。这个只要会求导,基本没有问题。
二、复合函数求偏导
三、隐函数求偏导
对等式两边同时求偏导,注意是对哪一个字母求偏导。
02
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多元微分_应用
一、几何应用
曲面(平面)——切平面,法线
曲线(直线)——切线,法平面
距离(两点,点与平面,点与直线,异面直线)
夹角(两向量,两平面,两直线,直线与平面)
二、物理应用
求某函数在某点处沿某方向的方向导数步骤:
对函数求关于每一个自变量偏导。
将题目中点的坐标分别代入。
由题目所给方向,求出cosα,cosβ,...
对应相乘再相加,即得所求方向导数。
梯度:上面b步骤中代入之后所得的值构成的向量,就是在这一点处的梯度。梯度在定点,是一个固定的向量,方向导数的变化是α,β这些夹角的变化引起的。
方向导数取最大值时,即沿着梯度的方向,θ=0。(θ为梯度的向量与向量{cosα,cosβ,cosγ......}之间的夹角。)
三、代数应用
条件极值:
无条件极值:
A,C分别是f(x,y)对x和对y的二阶偏导,B是对x,y的二阶混合偏导。
对于
A<0:极大值点
A>0:极小值点