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第九章 多元函数微分法及其应用
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第七节 方向导数与梯度
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主讲 武忠祥 教授
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大一、方向大导数 大 大 大 大 大 大 大 大 大
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f f (x t cos, y t cos) f (x , y )
1 O C) 定义: O C lim O C 0 O C 0 O C 0 0 O C O C O C O C O C O C
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2) 定理: 若 可微,则
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中 1)当中 与 轴中同向 中
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学学 2)当 l 学学 与 x 轴反向 学学 α , β 学学 , 学学 ; 学学 武忠学学 祥考学学研 学学 学学 学学
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国 例1 求函数 国 z xe 2y 在 国 点 P(1,0) 处 国 沿 P 指向 国Q(2,1) 方向 国 的方向导数 国 . 国 国 国 国
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中 例2 求函中数 u x 2 yz 中 在点 P(1,中 1, 1) 沿 中 l (2,1,3) 中的方向导数 中. 中 中 中 中
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大二、梯度大 大 大 大 大 大 大 大 大 大
国 国 国 国 国 国 国 国 国 国 国
中 中 中 中 中 中 中 中 中 中 中
定义:设 在点 有连续一阶偏导数
C f (x,Cy) P(Cx , y ) C C C C C C C C
O O O O O O O O O O O
0 0
O O O O O O O O O O O
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国
df (x , y )
国
f (x , y )i
国
f (x , y )j
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0 0 x 0 0 y 0 0
C C C C C C C C C C C
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O O O O O O O O O O O
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l
国
x 0
国
0 y
国
0 0
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中 (x中,y ) 中 中 中 中 中 中 中 中 中
0 0
C g C radf (x , y C ) e C C C C C C C C
O O O O O O O O O O O
O O 0 O0 l O O O O O O O O
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C C C C C C C C C C C
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大 大 大 大 大 大 大 大 大 大 大
国 例3 求二元国函数 u x 国2 xy y 2在国点 P(1,1) 处国沿方向 国 国 国 国 国 国
中 中 中 中 中 中 中 中 中 中 中
l (2,1) 的方向导数. 并指出 u 在该点沿哪个方向的
C C C C C C C C C C C
O O O O O O O O O O O
O O O O O O O O O O O
M M M M M M M M M M M
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方向导数最大? 这个最大的方向导数值是多少?
大 大 大 大 大 u 大 大 大 大 大 大
国 国 国 国 国 国 国 国 国 国 国
中 中 中 中 中 中 中 中 中 中 中
沿哪个方向减小得最快?
C C C C C C C C C C C
O O O O O O O O O O O
O O O O O O O O O O O
M M M M M M M M M M M
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C C C C C C C C C C C
O O O O O O O O O O O
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OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO
MM MM MM MM MM MM MM MM MM MM MM
学学 学学 学学 学学 学学 学学 武忠学学 祥考学学研 学学 学学 学学
大大 大大 大大 大大 大大 大大 大大 大大 大大 大大 大大
国国 国国 国国 国国 国国 国国 国国 国国 国国 国国 国国
中中 中中 中中 中中 中中 中中 中中 中中 中中 中中 中中C C C C C C C C C C C
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C C C C C C C C C C C
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C C C C C C C C C C C
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C C C C C C C C C C C
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C C C C C C C C C C C
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C C C C C C C C C C C
O O O O O O O O O O O
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C C C C C C C C C C C
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大 内容小大结 大 大 大 大 大 大 大 大 大
国 国 国 国 国 国 国 国 国 国 国
中 中 中 中 中 中 中 中 中 中 中
C C C C C C C C C C C
O O O O O O O O O O O
1. 方向导数
O O O O O O O O O O O
M M M M M M M M M M M
学 学 学 学 学 学 学 学 学 学 学
大 大 大 大 大 大 大 大 大 大 大
国 国 f 国 f (x国 t cos, y 国 t cos) 国f (x , y ) 国 国 国 国 国
中 1) 中定义: 中 lim 中0 中0 中 0 0 中 中 中 中 中
l t0 t
(x ,y )
0 0
C C C C C C C C C C C
O O O O O O O O O O O
O O O O O O O O O O O
2) 计算: 若 可微,则
M M z f M( x, y) M M M M M M M M
学 学 学 学 学 学 学 学 学 学 学
大 大 大 大 大 大 大 大 大 大 大
国 国 国 国 国 国 国 国 国 国 国
中 中 中 中 中 中 中 中 中 中 中
f f f
cos cos
l x y
C C C C C C C C C C C
O O O O O O O O O O O
O O O O O O O O O O O
M M M M M M M M M M M
学
2. 梯度:
学 学 学 学 学 学 学 学 学 学
大 大 大 大 大 大 大 大 大 大 大
国 国 国 国 国 国 国 国 国 国 国
中 中 中 中 中 中 中 中 中 中 中
定义:设 在点 有连续一阶偏导数
f ( x, y) P(x , y )
0 0
CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC
OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO
OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO OO
MM MM MM MM MM MM MM MM MM MM MM
学学 g学学radu f (x学学, y )i f (x学学, y )j 学学 学学 武忠学学 祥考学学研 学学 学学 学学
大大 大大 大大 大大 大大 大大 大大 大大 大大 大大 大大
x 0 0 y 0 0
国国 国国 国国 国国 国国 国国 国国 国国 国国 国国 国国
中中 中中 中中 中中 中中 中中 中中 中中 中中 中中 中中C C C C C C C C C C C
O O O O O O O O O O O
O O O O O O O O O O O
M M M M M M M M M M M
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中 中 中 中 中 中 中 中 中 中 中
C C C C C C C C C C C
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中 中 中 中 中 中 中 中 中 中 中
C C C C C C C C C C C
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中 中 中 中 中 中 中 中 中 中 中
C C C C C C C C C C C
O O O, , ,O O O O O O O O
O OP111 2O 3 6 O 7, 10 O O O O O O O
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中中 中中 中中 中中 中中 中中 中中 中中 中中 中中 中中