章节题目
第二节 偏导数
内容提要
偏导数的定义、计算、几何意义高阶偏导数
重点分析
偏导数的计算
难点分析
多元函数偏导数与一元函数导数之间的联系与区别
习题布置
1(单)、4、5、6(单)、8、9(2)
备注
教 学 内 容
一、偏导数的定义及其计算法定义 设函数在点的某一邻域内有定义,当固定在而在处有增量时,相应地函数有增量
,
如果存在,则称此极限为函数在点处对的偏导数,记为
,,或.
同理可定义函数在点处对的偏导数,为
记为,,或.
如果函数在区域内任一点处对的偏导数都存在,那么这个偏导数就是、的函数,它就称为函数对自变量的偏导数,
记作,,或.
同理可以定义函数对自变量的偏导数,记作,,或.
偏导数的概念可以推广到二元以上函数如在 处
例1 求 在点处的偏导数.
解
例2 设,求证 .
证
原结论成立.
例3 设,求,.
解
不存在.
例4 已知理想气体的状态方程(为常数),求证:.
证
有关偏导数的几点说明:
1、偏导数是一个整体记号,不能拆分;
2、求分界点、不连续点处的偏导数要用定义求;
解
3、偏导数存在与连续的关系一元函数中在某点可导 连续,多元函数中在某点偏导数存在是否可得连续,
例如,函数,依定义知在处,.但函数在该点处并不连续,偏导数存在不能得到连续,
4、偏导数的几何意义
如图
几何意义:
偏导数就是曲面被平面所截得的曲线在点处的切线对轴的斜率.
偏导数就是曲面被平面所截得的曲线在点处的切线对轴的斜率.
二、高阶偏导数函数的二阶偏导数为
纯偏导
混合偏导定义:二阶及二阶以上的偏导数统称为高阶偏导数.
例5 设,求、、、及.
解:
观察上例中原函数、偏导函数与二阶混合偏导函数图象间的关系:
例6 设,求二阶偏导数.
解
问题:混合偏导数都相等吗?具备怎样的条件才相等?
定理 如果函数的两个二阶混合偏导数及在区域 D内连续,那末在该区域内这两个二阶混合偏导数必相等.
例7 验证函数满足拉普拉斯方程解
三、小结偏导数的定义(偏增量比的极限)
偏导数的计算、偏导数的几何意义高阶偏导数:纯偏导、混合偏导(相等的条件)
思考题若函数在点连续,能否断定在点的偏导数必定存在?
思考题解答不能.例如,在处连续,但 不存在.
第二节 偏导数
内容提要
偏导数的定义、计算、几何意义高阶偏导数
重点分析
偏导数的计算
难点分析
多元函数偏导数与一元函数导数之间的联系与区别
习题布置
1(单)、4、5、6(单)、8、9(2)
备注
教 学 内 容
一、偏导数的定义及其计算法定义 设函数在点的某一邻域内有定义,当固定在而在处有增量时,相应地函数有增量
,
如果存在,则称此极限为函数在点处对的偏导数,记为
,,或.
同理可定义函数在点处对的偏导数,为
记为,,或.
如果函数在区域内任一点处对的偏导数都存在,那么这个偏导数就是、的函数,它就称为函数对自变量的偏导数,
记作,,或.
同理可以定义函数对自变量的偏导数,记作,,或.
偏导数的概念可以推广到二元以上函数如在 处
例1 求 在点处的偏导数.
解
例2 设,求证 .
证
原结论成立.
例3 设,求,.
解
不存在.
例4 已知理想气体的状态方程(为常数),求证:.
证
有关偏导数的几点说明:
1、偏导数是一个整体记号,不能拆分;
2、求分界点、不连续点处的偏导数要用定义求;
解
3、偏导数存在与连续的关系一元函数中在某点可导 连续,多元函数中在某点偏导数存在是否可得连续,
例如,函数,依定义知在处,.但函数在该点处并不连续,偏导数存在不能得到连续,
4、偏导数的几何意义
如图
几何意义:
偏导数就是曲面被平面所截得的曲线在点处的切线对轴的斜率.
偏导数就是曲面被平面所截得的曲线在点处的切线对轴的斜率.
二、高阶偏导数函数的二阶偏导数为
纯偏导
混合偏导定义:二阶及二阶以上的偏导数统称为高阶偏导数.
例5 设,求、、、及.
解:
观察上例中原函数、偏导函数与二阶混合偏导函数图象间的关系:
例6 设,求二阶偏导数.
解
问题:混合偏导数都相等吗?具备怎样的条件才相等?
定理 如果函数的两个二阶混合偏导数及在区域 D内连续,那末在该区域内这两个二阶混合偏导数必相等.
例7 验证函数满足拉普拉斯方程解
三、小结偏导数的定义(偏增量比的极限)
偏导数的计算、偏导数的几何意义高阶偏导数:纯偏导、混合偏导(相等的条件)
思考题若函数在点连续,能否断定在点的偏导数必定存在?
思考题解答不能.例如,在处连续,但 不存在.