多元函式微分學及應用總結

2021-10-17 02:43:04 字數 2555 閱讀 9938

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

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