函式在幾何形體上的積分
二、題型與解法
一、多元函式的基本概念
1、平面點集,平面點集的內點、外點、邊界點、聚點,多元函式的定義等概念
2、多元函式的極限
(或)的定義
掌握判定多元函式極限不存在的方法:
(1)令沿趨向,若極限值與k有關,則可斷言函式極限不存在;
(2)找兩種不同趨近方式,若存在,但兩者不相等,此時也可斷言極限不存在。
多元函式的極限的運算法則(包括和差積商,連續函式的和差積商,等價無窮小替換,夾逼法則等)與一元類似:
例1.用定義證明
例2(03年期末考試
三、1,5分)當時,函式的極限是否存在?證明你的結論。定理,介值定理
二、多元函式的偏導數
1、 二元函式關於的一階偏導數的定義(二元以上類似定義)
如果極限存在,則有
(相當於把y看成常數!所以求偏導數本質是求一元函式的導數。)
如果極限存在,則有
對於分段函式,在分界點的偏導數要用定義求。
2、 二元函式關於的高階偏導數(二元以上類似定義)
定理:若兩個混合二階偏導數在區域d內連續,則有。
例1.設,其中為常數,求:。
3、在點偏導數存在在點連續(07年,04年,02年等)
4、偏導數的幾何意義:表示曲線在點處的切線與x軸正向的夾角。
三、全微分
1、在點可微分的判定方法
若,則可判定在點可微分。其中2、全微分的計算方法
若在可微,則有
其中的求法可以結合復合函式或者隱函式求導。
例1(08年期末考試,一,1,4分) 設,則
例2(07,04年期末考試,二,1,3分)設求。
例3 (06年期末考試,
二、2,3分)設,則
例4 (03年期末考試,
二、2,3分)函式在點(1,0,1)處的全微分為
例5.設,,,求函式:對變數的全微分。
3、多元函式的全微分與連續,可偏導之間的關係(07年,04年,02年等)
一階偏導數在連續在可微在連續在有極限
在可微在的一階偏導數存在
在可微在的方向導數存在
四、多元復合函式求導法則
1、鏈式求導法則:變數樹狀圖法則
(1)(2)(3)2.一階全微分形式不變性:
設,則不管是自變數還是中間變數,都有
通過全微分求所有的一階偏導數,有時比鏈式求導法則顯得靈活。
當復合函式中復合的層次較多,結構較為複雜時,用一階全微分形式不變性求出一階偏導數或者全導數比較方便。
例1.設其中都可微,求。
五、隱函式的求導法則
1、,求
方法1(直接代公式):,其中:,相當於把f看成自變數x,y的函式而對x求偏導數。
方法2:直接對方程兩邊同時關於x求偏導(記住):
2.,求
方法1(直接代公式):
方法2:直接對方程兩邊同時關於x(y)求偏導(記住):
, 3.
建議採用直接推導法:即方程兩邊同時關於x求偏導,通過解關於未知數的二元方程組,得到。同理可求得。
例1.設,其中是由確定的隱函式,求。
例2.設有隱函式,其中f的偏導數連續,求。
例3.(04年期末考試,
三、1,8分)設可微,方程,其中確定了是的二元可微隱函式,試證明
六、多元函式微分學的幾何應用
1、空間曲線的切線與法平面方程(三種形式)——引數形式,兩柱面交線,兩曲面交線
切線向量
切線向量
切線向量
3、 曲面的切平面與法線方程(兩種形式)——隱函式,顯示函式
法線向量
法線向量,規定法向量的方向是向上的,即使得它與z軸的正向所成的角是銳角,在法向量的方向余弦為:
例1(08年期末考試,
一、2,4分)曲線在點(a,0,0)的切線方程
例2(08年期末考試,
十、7分)在曲面上求出切平面,使得切平面與平面平行。
例3(07年期末考試,
二、5,3分)曲面在點(1,2,0)處的法線方程。
例4(07年期末考試,
十、8分)在第一卦限內作橢圓的切平面,使該切平面與三個座標平面圍成的四面體的體積最小,求切點的座標。
例5(06年期末考試,
二、3,3分)曲面在點(0,a,-a)處的切平面方程。
例6(04年期末考試,
三、3,7分)在球面上求一點,使得過該點的切平面與已知平面平行。
例7. 在曲線,,上求點,使該點處曲線的切線平行平面。
例8設具有一階連續偏導數,且,對任意實數有,試證明曲面上任意一點處的法線與直線相垂直。
例9 由曲線繞y軸旋轉一周得到的旋轉面在點(0,)處指向外側的單位法向量,
七、方向導數與梯度
1、方向導數的概念和計算公式
在沿方向的方向導數為:
1 設為上一點,則
② 設的方向余弦為:,則
可微方向導數存在,但方向導數存在與偏導數存在之間沒有確定的關係
2、梯度的概念和計算公式
在沿什麼方向的方向導數最大?
沿梯度方向的方向導數最大,最大值為梯度的模
記住公式
考研高數 多元函式微分學
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習題詳解 第7章多元函式微分學
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