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2025第十章
多元函数微分学第二节
多元函数微分学的计算本节要点题型一:多元复合函数的偏导数与全微分(★★★★)
1 外层为多元函数内层为一元函数的情形
设 z = f ( u , v ) ,其中u = u(x),v = v(x),则
z ( x ) = f
u
( u , v ) u ( x ) + f
v
( u , v ) v ( x ) .
2. 外层为多元函数内层也均为多元函数的情形
设 z = f ( u , v ) , u = u ( x , y ) , v = v ( x , y ) ,则
z x ( x , y ) = f
u
( u , v ) u x ( x , y ) + f
v
( u , v ) v x ( x , y ) ,
z y ( x , y ) = f
u
( u , v ) u y ( x , y ) + f
v
( u , v ) v y ( x , y ) .3. 外层为多元函数,内层既有一元函数 又有多元函数的情形
设 z = f ( u , v ) , u = u ( x , y ) , v = v ( y ) ,则
z x ( x , y ) = f
u
( u , v ) u x ( x , y ) ,
z y ( x , y ) = f
u
( u , v ) u y ( x , y ) + f
v
( u , v ) v ( y ) .
4. 外层为一元函数,内层为多元函数的情形
设 z = f ( u ) , u = u ( x , y ) ,则
z x ( x , y ) = f
( u ) u x ( x , y )
, z (x, y) = f (u) u (x, y).
y y解题思路——如果求多元复合函数的偏导数或全微分,基本思路是利
用多元复合函数的链式求导法则来计算. 也可以用全微分的形式不变性
求解.【例10.2.1】 设 z = f ( x y ,
x
y
) + g (
y
x
) ,其中 f , g 有连续二阶偏导数,则
2z
______.
xy【例10.2.2】 函数 u = f
(
x 2 + y 2 + z 2
)
具有二阶连续导数,则计算
2
x
u
2
+
2
y
u
2
+
2
z
u
2
.【例10.2.3】 已知 f ( u , v )
2 2
f f
具有二阶连续偏导数,且满足 + = 1,又
2 2
u v
g ( x , y ) = f
x y ,
x 2 −
2
y 2 2g 2g
,求 + .
x2 y2题型二:求多元隐函数的导数、偏导数或全微分(★★★★)
一、隐函数的存在性
1. 二元方程 F ( x , y ) = 0 的隐函数存在定理
2. 三元方程 F ( x , y , z ) = 0 的隐函数存在定理二、多元隐函数的偏导数计算
情形 1、一个方程型
若 F ( x , y , z ) = 0 确定了一个二元隐函数 z = f ( x , y ) , 则
法一:直接求导法
F ( x , y , z ) = 0 两边对 x 求导, z = z ( x , y ) 要对 x 复合求导,然后解出
z
x
;
同理解出
z
y
.
法二:公式法
z F z
F
y
若F 0,则 = − x , = − .
z x F y F
z z法三:全微分法 利用全微分的形式不变性,对 F ( x , y , z ) = 0 两边同时
求微分,则可以解出 d z .又因为 d z =
z
x
d x +
z
x
d y ,则可同时解出
z
x
,
z
x
.
注:若求隐函数的二阶偏导数,则只能对
z
x
和
z
y
用直接求导法.情形 2、方程组的情形
设有 2 个四元方程 F ( x , y , u , v ) = 0 G ( x , y , u , v ) = 0 ,求
u
x
,
u
y
,
v
x
,
v
y
.
直接求导法 方程组同时对 x 求偏导, u , v 看成 x, y的二元函数, y看成
u v
F + F + F = 0,
x u x v x
常数,得方程组: ,随后可解方程组求出
u v
G + G + G = 0.
x u v
x x
u
x
,
v
x
. 同理,方程组同时对 y 求偏导, u , v 看成 x , y 的二元函数, x 看
u v
成常数求出 .
y y【例10.2.4】 设有三元方程 x y − z l n y + e x z = 1 ,根据隐函数存在定
理,存在点(0,1,1)的一个邻域,在此邻域内该方程( ).
(A)只能确定一个具有连续偏导数的隐函数 z = z ( x , y )
(B)可确定两个具有连续偏导数的隐函数 y = y ( x , z ) 和 z = z ( x , y )
(C)可确定两个具有连续偏导数的隐函数 x = x( y, z)和 z = z ( x , y )
(D)可确定两个具有连续偏导数的隐函数 x = x ( y , z ) 和 y = y ( x , z )【例10.2.5】 若函数z = z(x, y)由方程ex+2y+3z + xyz = 1确定,则dz =
(0,1)
_________.【例10.2.6】 设 z = z ( x , y ) 是由 x 2 − 6 x y + 1 0 y 2 − 2 y z − z 2 + 1 8 = 0 确定的
函数,求
x
2
z
y
. u = f (ux,v + y),
【例10.2.7】 设 其中
v = g(u − x,v2 y),
f , g 具有一阶连续偏导数,求
u
x
,
v
y
.CASE 01