当前课程知识点:微积分——多元函数与重积分 > 第三章重积分 > 第七节 含参变量积分 > 含参积分的导数
好 我们现在开始证明
含参积分关于y这个自变量
可导性的一个定理
可导性 因为含参积分
我们现在的写法是一个一元函数
对一元函数来讲
可导和可微呢都是一样的
定理呢 是这么来说的
我们假设f x y和f关于y的偏导数
两个二元函数
在我们这么一个有界闭区域D
就是一个a b c d所构成的
长方形区域上
是一个连续函数 我们的结论
就是我们这么一个定义的
含参变量积分
I y关于y这个自变量
在a b这个闭区间上
是一个可导的函数
或者说呢 我们也可以把它称为
是一个可微的函数
I y的导数呢 就可以写成
f先对y做偏导数再对x求积分的
这么一个形式
好我们来证明一下
第一件事情 我们还是要假设
y0呢是在c d的开区间
原因很简单 如果说c点
要证明它是可导性的话
我们只能说是右导数
在d点呢 我们只能说左导数
所以呢 证明的方法都是一样
只是呢 写起来多啰嗦一点而已
所以呢我们就在内部那一点
来找它的可导性
所谓可导性
实际上就来看这么一个极限
delta y趋于零
I y0加上delta y
减去I y0 除以delta y
这个极限要存在
如果这个极限存在
那么从一元函数的知识
我们就可以知道
I y呢 就是一个可导函数
所以我们先来看看
I y0加上delta y
减去I y0的delta y分之一
delta y分之一
这是什么东西
根据定义 它就等于
delta y分之一 从a到b的积分
f x y0加上delta y
要减去后面那一项
所以呢我们就跳了一步
就减去f x y0
这么一个新的函数 对x的积分
我们来看看这么一个新的函数
我们看 这个新的函数
仍然是一个二元函数
但是这个二元函数
它的x是一样的 同一个变量
所以 这个新的函数的
两个函数的差
实际上 只有y这个变量有了变化
那么x呢 它是同一个变量
所以根据一元函数
这时候我们可以把它看成x不变的
把它看成关于y的一元函数
根据y一元函数的微分中值定理
我们可以知道 实际上它就是等于
delta y分之一照写
从a到b的积分 f 对变量
这时候y是变的 x呢是不变的
在哪一点呢
在x y0加上theta delta y取值
再乘上y0加delta y
减去y0乘上delta y 的积分dx
如果说你要把那个
微分中值定理全部写下来的话
应该是这么讲的
f x y0加delta y减去f x0 x y0
一定存在着一个
theta属于0 1范围
使得这两个函数的差
就等于f关于y的偏导数
在x 和y0加上theta delta y的函数值
再乘上delta y
这么一个新的函数的定积分
delta y是一个常数
所以呢 这两个消掉
好现在我们来看一看
我们要验算这个极限
I y减去I y0加delta y
减去I y0 除以delta y
这个极限到底有没有呢
我们只要看后面那个极限
delta y趋于零 从a到b的积分
f对y的偏导数
在x y0加上theta delta y
这个关于x的积分
这个极限到底存在不存在
我们来看看我们的条件是什么呢
二元函数 它的偏导数
是一个连续函数
所以这也构成的
本身就是构成的是一个
关于f对y的偏导数的一个含参积分
而被积函数又是连续函数
由含参积分的连续性我们可以知道
这两种运算是可以交换次序的
一交换次序 我们知道
它就等于从a到b
limit delta y趋于零
f对y的偏导数
在x y0加上theta delta y
先做极限 再做积分 交换积分顺序
而这个条件呢 我们可以知道
定理的条件告诉我们
这两种运算
确确实实是可以交换次序的
而且还是因为
f关于y的偏导数是一个连续函数
所以呢 这个极限
实际上就是等于f关于y的偏导数
在x delta y趋于零嘛
把delta y等于零可以代进去
y0 dx 而我们知道
y0实际上是
c d开区间上的任意一点
甚至我们可以讲 在闭区间上也对
只要我们把这个极限
写成左极限 写成右极限
在c点或者d点的闭区间上
端点的话仍然是可以的
这样的话 我们就可以证明
在f x y作为二元函数
f对于y的偏导数作为二元函数
这两个二元函数
都在D区域上是连续的情况下
那么 由含参积分所定义的那个函数
是一个可导的函数
并且它的导数呢
由这么一个公式所构成
我们回过头去再去
仔细看一下我们这么一个公式
等号左边 实际上就是等于
a到b上f x y这么一个二元函数
这不就是I y 我写一个括号
表示先后的运算顺序
先做一次积分 是不是再做一次导数
等号右边呢
是同样这个f x y作为二元函数
先做一次偏导数 然后呢
再对x从a b上做一次积分
所以 这又表示了在一定的条件下
这个条件就是
我们这个定理要的条件下
f x y作为二元函数
对x和y分别做两次运算
第一次呢是对x的积分运算
对y的导数运算
第二次呢 是对y的
在做导数的时候 我们可以发现
这是二元函数
所以对y来讲是一个偏导数
对y的偏导数运算
再对x的做一个积分运算
这个运算可以交换顺序
交换运算次序
那么这就是我们这个定理的本意
好我们这个定理
可以进一步的做一点点推广
假如说I y也是一个由含 由参变量
含参积分所定义的函数
但是这个函数呢
被积函数是有参变量y
那么积分的下限也有参变量y
积分的上限也有参变量y
我们把这个积分呢
叫做复合含参积分
这个y 不光是出现在被积函数里面
上下限也有
那么我们要给条件
alpha y和beta y都是可导函数
f x y和f关于y的偏导数
构成的x y都是连续函数
其中这个条件
在我们刚才那个
一般的含参积分里面
仍然是用到的
那么上面两个条件呢 是新加的
结论 就是我们这么一个
复合含参积分
它仍然是一个可导的函数
而且我们可以写出来
它的导数呢 就等于
下限上限都不变
f对于y的偏导数 dx
再加上我们把变上限
把上限代进去
f 把上限beta y代进去
y不变 乘上beta的对y的导数
这是上限
再减去 我们把下限代进去
alpha y y乘上alpha一阶导数 y
我们来看一看
这里面有y的一共有三个量
被积函数有y 上限有y 下限有y
这时候 它正好分成三部分
第一部分呢 我们考虑了
被积函数关于y的一个关系
上下限呢没有变
第二部分实际上我们讨论的是
被积函数就没有再管它
实际上是一个
变上限积分的求导数的问题
第三部分呢就是一个
变下限积分的一个求导数的问题
那么要注意
这里有两个导数是不能漏掉的
第二件事情呢
这个符号 对上限来讲是正的
对变下限来讲 是一个减号
-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