当前课程知识点:微积分——多元函数与重积分 > 第一章 多元函数微分学 > 第四节 多元函数的微分法 > 隐函数求导法(举例)
好 前面我们已经介绍了
隐函数的求导法
接下来
我们就利用隐函数的求导法
来做几个具体的题目
我们第一个例子
我们假设
函数z等于f(x,y)
是由这个方程确定
也就是z的x次方
等于y的z次方
由这个方程确定
那我们看一看
求这个函数它关于x的偏导数
和求这个函数它关于y的偏导数
那我们做的时候 我们就利用
刚才介绍过的 就是说
我们就在这个方程两端求微分
求微分的时候 我们这个左边
首先 它如果关于x求导的时候
我把z当成是常数
这就是一个指数函数求导
所以作微分 我就可以得到
z的x次方 乘上lnz
这边是dx
如果我关于z求偏导时
x就是常数
所以说它关于z的偏导数
应该就是个幂函数求导
也就是x个z的x-1次方
这是dz
这样左边我就做完了
右边 那我如果关于y求偏导的时候
z就是常数
这应该就是个幂函数求导
是 z倍的y的z-1次方dy
再加上我关于z求偏导
那y就是常数
所以这又是一个指数函数求导
y的z次方lny dz
好 由这个方程
我们可以把dz给求出来
也就是dz应该就等于
dx的系数是z的x次方lnz
再除上y的z次方lny
再减掉x倍的z的x-1次方
这是dx
然后dy的系数有一个负号
这是负的z倍的y的z-1次方
再除上y的z次方lny
减掉x倍的z的x-1次方dy
我们得到了
这个全微分的表达式之后
我们知道 dx的系数
就是我们要求的z关于x的偏导数
然后 dy的系数
就是我们要求的z关于y的偏导数
这样我们就把这两个偏导数求出来了
这是利用我们两边做微分的方式
接下来我们来看第二个例题
第二个例题 我们假设一个函数
就是F(u,v)它是具有一阶连续偏导数
一阶连续偏导数
而且这是偏F偏u加上偏F偏v
是不等于零的
我们这个函数 z等于f(x,y)
是由这个方程确定
F(x-z,y-z)等于零
由这个确定
实际上也就是 x y z三个变量
满足一个等式
所以说 给定了x y之后
在一定条件下
我们可以得到唯一的z满足这个等式
所以确定了一个二元隐函数
现在我们来求一求
求偏f 偏x 加上偏f 偏y
实际上就是求 这个二元隐函数
两个偏导数的和
那我们来看这个问题怎么做
我们知道求隐函数的导数
除了两边做微分之外
我们也可以两边关于自变量求导
比如说在这个等式两端
我们关于x求导
这时候 得注意 x y 是自变量
相互独立
z我们理解成是x y的函数
所以说它应该是这样子的
偏F 偏u再乘上偏u 偏x
那么x关于x求导是1
z关于x求导就是偏f 偏x
然后再加上偏f 偏v
再乘上v关于x求导
y关于x求导是0
z关于x求导就是偏f 偏x
所以这边乘上负的偏f 偏x
这个等于0
0是右边的导数
类似地 在这个等式两端
我们关于y求偏导
注意到x和y相互独立
z是x y的函数
所以我们得到了
偏F 偏u乘上u关于y求偏导
x关于y求偏导是0
z关于y求偏导是偏f 偏y
再加上偏f 偏v
再乘上v关于y求导
也就是1减掉偏f 偏y
右边的偏导是等于零
所以说 在等式两端分别
关于x 关于y求偏导
我们就得到了这两个等式
我们把这两个等式加一下
加一下我们看一下
就是说
偏f 偏x和偏f 偏y都是负号
所以说我们可以
把这两个的系数给提出来
也就是 这样就推出了
负的偏F 偏u这里有一个
就是偏f 偏x 加上一个偏f 偏y
这是一项
接下来 还有 这儿两个一加
这里有一个负的偏f 偏x
这里有一个负的偏f 偏y
而它的这个系数是一样的
所以我们就再减掉一个
偏F 偏v这面乘上
偏f 偏x再加上偏f 偏y
当然 这边还有一项
就是偏F 偏u
这儿还有一项是偏F 偏v
也就是再加上一个
偏F 偏u再加上偏F 偏v
这就是这两个等式的左边加起来
这个应该等于零
那我们看一下
这两个括号是一样的
然后我们把这个括号提出去
把负号提出来
又出现了一个偏F 偏u 偏F 偏v
因为我们的条件是
这个是一个不等于零的数
所以说由这个等式
以及这个条件
我们就直接的出了
我们要求的这个
偏f 偏x加上偏f 偏y
实际上应该是等于1的
我想 这是一个关于二元隐函数
与它的一阶偏导数有关的问题
在这个问题的解答过程中
我们就根据我们要求的量
实际上 我们在等式两端
做的就不是微分运算
而是在等式两端
分别关于自变量求偏导
同时 我们考虑到
我们求的是一个表达式的值
所以说我们没有直接把
f关于x和f关于y的偏导数求出来
而是直接两个等式做加法
得到了我们要求的这个和的结果
这是第二个例题
最后一个例题 我们来看一个
具体的隐函数
也就是说 我们假设
z等于f(x,y)由下面这个等式确定
这个等式 也就是
x方减掉6倍的xy
再加上10倍的y的平方
减掉两倍的yz
在减掉z的平方
再加上18等于零
实际上这就是x y z满足的一个方程
我假设这个z等于f(x,y)
是由这个方程确定的
我们现在来求一求
就是这个函数关于x的一阶偏导数
在x等于9 y等于3时的值
再求一求 这个二元隐函数
关于x的二元隐函数
在x等于9 y等于3时的值
就是这两个偏导数值
那我们的做法是这样子的
就是说 在原来等式两端
我们关于x直接求偏导
考虑到y与x相互独立
z是x的函数
我们就会得到这个关系式
两倍的x 再减6倍的y
这个关于x求导就是0
再减掉2倍的y 偏z 偏x
再减掉一个2倍的z乘上偏z 偏x
应该等于0
这就是在原来这个等式两端
关于x求偏导我们得到的表达式
因为我们还要求二阶偏导数
所以说
我们在这个等式两端再关于x求偏导
同时 仍然注意到
x y相互独立
z是x的函数
我们就会得出 这个求导是等于2
这个求导是0
减掉2倍的y
这个再一求导就是
偏方z 偏x方
而这个我们理解成两个函数相乘求导
也就是第一个求导 第二个不动
也就是2倍的(偏z 偏x)平方
再减掉一个2倍的偏方z 偏x方
等于0
这样我们就得到了三个关系
首先我们来看一下 这个二元隐函数
在自变量x y分别等于9和等于3时
它的函数值是什么
我们把x等于9 y等于3
往这个表达式里面一代
往这个表达式里面一代之后
我们就会得到这么一个结果
也就是z方加上一个6倍的z
减掉一个27等于0
这是关于z的一个二元函数
在这里面大家很容易会得到它的解
当然有两个解
一个是z等于正3
一个是z等于负9
那我们现在只处理一个z等于正3的
因为我们限定它在某一点附近
隐函数是个局部存在性
所以说 我们就考虑
函数值非负的那种情况
这样我们就会得到
z在x等于9 y等于3
这个地方的函数值
应该是等于3的
然后我们把x等于9 y等于3
z也等于3
往这里面一代
这个只剩下了这个一阶偏导数
在这一点的导数值
这个我们可以求出来
也就是代进去会得到
偏z 偏x在x等于9 y等于3
这点的值 应该是等于0的
最后我们把x y
当然这里面没有出现x
也没出现z
也就是咱们把y等于3
然后一阶偏导数等于0 代进去
我们就会得到
要求的那个二阶偏导数的值
我想 这是我们求
具体的隐函数在指定点的
偏导数值 的方法
也就是在原来的方程里面
先把相应点的函数值求出来
然后 有了函数值
自变量的值之后
代到带有一阶偏导数的
这个表达式里面
把相应的一阶偏导数求出来
如果要求二阶偏导数时
再代到这个表达式里面
把相应点的二阶偏导数求出来
实际上在一元函数部分
我们也曾经碰到过类似的
求一元隐函数的
在指定点的导数
或者是二阶导数的问题
做法是一样的
这是关于隐函数求导法
我们要介绍的内容
-第一节 多元连续函数
--开集、闭集、区域
--二重极限的定义
--二重极限的例题
--二次极限的定义
-第一章 多元函数微分学--第一节练习题
-第二节 多元函数的偏导数
--偏导数的概念
--偏导数的几何意义
--高阶偏导数的概念
-第一章 多元函数微分学--第二节练习题
-第三节 多元函数的全微分
--全微分的概念
--可微的必要条件
--可微的充分条件
--可微的充要条件
--多元函数的原函数
-第一章 多元函数微分学--第三节练习题
-第四节 多元函数的微分法
--隐函数存在定理
--隐函数组求导法
-第一章 多元函数微分学--第四节练习题
-第五节 多元函数的方向导数与梯度向量
--方向导数的概念
--方向导数的计算
-第一章 多元函数微分学--第五节练习题
-第六节 映射及其微分
--复合映射的微分法
-第一章 多元函数微分学--第六节练习题
-第七节 多元函数的泰勒公式(以二元函数为例)
-第一章 多元函数微分学--第七节练习题
-第一节 多元函数微分学的几何应用
-第二章 多元函数微分学应用--第一节练习题
-第二节 多元函数的极值
--极值点的判别法
--极值问题举例
-第二章 多元函数微分学应用--第二节练习题
-第三节 多元函数的条件极值
--条件极值问题举例
--最小二乘法
-第二章 多元函数微分学应用--第三节练习题
-第一节 二重积分的概念和性质
--二重重积分引入
--二重积分定义
--二重积分性质
-第二节 二重积分的计算
-第三章重积分--第二节练习题
-第三节 极坐标系及一般坐标系
--极坐标系
--一般坐标系
-第三章重积分--第三节练习题
-第四节 三重积分
--三重积分的引入
--三重积分的定义
--三重积分的性质
--直角坐标系
--空间坐标变换
--空间柱坐标系
--球坐标系
--球坐标系例题
-第三章重积分--第四节 练习题
-第五节 第一类曲线积分
-第三章重积分--第五节 练习题
-第六节 第一类曲面积分
-第三章重积分--第六节 练习题
-第七节 含参变量积分
--含参定积分的定义
--含参积分的连续性
--含参积分的导数
--含参积分的例题
-- 广义含参积分的一致收敛性
-第三章重积分--第七节 练习题
-第一节 第二类曲线积分
-第四章 向量分析--第一节 练习题
-第二节 Green公式及其应用
-第四章 向量分析--第二节 练习题
-第三节 第二类曲面积分
--曲面的定向
-第四章 向量分析--第三节 练习题
-第四节 Gauss公式与Stokes公式
--Gauss公式
-第四章 向量分析--第四节 练习题
-第五节 无源场,保守场与调和场
--平面保守场
--势函数及其计算
--空间保守场
--常见的场
-第四章 向量分析--第五节 练习题
-第一节 微分方程的基本概念
--微分方程概念举例
-第二节 可求解的一阶微分方程(初等积分法)
--变量分离方程
--齐次型方程
-第五章 常微分方程--第二节 练习题
-第三节 高阶线性微分方程解的结构
-第五章 常微分方程--第三节 练习题
-第四节 高阶线性常系数微分方程
--欧拉方程
--欧拉方程举例
-第五章 常微分方程--第四节 练习题