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第第五五章章 多多元元函函数数微微积积分分学学
第第一一节节 多多元元函函数数、、极极限限、、连连续续性性
一、用不等式组表示平面区域(重点)
第第一一节节 多多元元函函数数、、极极限限、、连连续续性性
【例1】
例 1 计算二重积分 ,其中D是由直线
例 1 计算二重积分xyd ,其中D是由直线
【答案】
y1,x2及 Dyx所围成的闭区域.
及 所围成的闭区域.
【例2】
例2 计算二重积分xyd,其中D是由抛物线
例2 计算二重积分 ,其中D是由抛物线
D
y2x 及 及 yx2所 所 围 围 成 成 的 的 有 有 界 界 闭区 闭 域 区 . 域 .
【答案】第第二二节节 偏偏导导数数与与全全微微分分
一、偏导数
1、定义(求法)
从偏导数的定义可以看出,求多元函数对一个自变量的偏导数时,实际上只需将其它自变量
看成常数,按照一元函数的求导法则进行即可。
2、偏导数的几何意义(忽略)【例6】设二元函数 ,则 【18年真题】
A.2xy+3+2y
B.xy+3+2y
C.2xy+3
D.xy+3
【答案】C
【解析】
【例7】设二元函数 ,则 【17年真题】
【答案】
【例8】设二元函数 求
【17年真题】
【答案】
二、全微分
1、定义五、全微分
zf(x,y)
函数 的全微分
z z
dz dx dy
.
x y
2、性质(忽略)
【例9】设二元函数 ,则 【14年真题】
【答案】
【例10】设二元函数 ,则 【15年真题】
【答案】
例 13 计算函数 在点(2, 1)处
【例11】求函数 在点(2,1)处的全微分
的全微分.
【答案】
z z
yexy, xexy,
解
x y
z z
e2, 2e2,
x y
(2,1) (2,1)
2 2
dezd2xed.y
三、二阶偏导数
【例12】
z4x33x2y3x2xyy
例 7 设 , 求
2z 2z 2z 2z
, , ,
x2 yxxyy2
z
【答案】
解
x
z
y例7 设 , 求
z
1x226x3yy21,
解
x
z
3x26xy1;
y
2z
2z
2x46y, 6x,
x2 y 2
2z 2z
6x6y, 6x6y.
xy yx
【例13】 设 ,则 【05年真题】
【答案】
三、多元复合函数的偏导数
四、复合函数微分法(忽略)
zf[u(x,y)v(x,,y)]
设
z zuzv
,
x uxvx
z zuzv
,
y uy vy
【例14】设 ,则
【答案】五、隐函数的微分法
1、一元隐函数
前面已经讨论了
四、隐函数的偏导数
2、二元隐函数
设方程F(x,y,z)0确定函数zf(x,y)
z F z F
x, y.
x F y F
z z
【例15】设 ,求
z
.
例 10 设 求
x
【答案】
F(x,y,z)x2y2z24z,
解 令 则
F 2x,F 2z4,
x z
z
x
F
x ,
x F 2z
z
第第三三节节 二二元元函函数数的的极极值值
zf(x,y)
一、求 的极值的步骤
第一步 解方程组 f(x,y)0,f(x,y)0,
x y
求出 f(x,y)的所有驻点;
f(x,y)
第二步 求出函数 的二阶偏导数,
依次确定各驻点处A、 B、 C的值,并
根据ACB2
的符号判定驻点是否为极值点.
最后求出函数 f(x,y)在极值点处的极值.f(x,y)A,f(x,y)B,f(x,y)C.
x00x x00y y00y
(1) 当ABC20时, f(x,y)在(x,y)处有极值,
0 0
A0 时有极小值 f(x,y);
0 0
A0时有极大值 f(x,y) ;
0 0
(2) 当ABC20时, f(x,y)在(x,y)处没有极值;
0 0
(3) 当
ABC20时,无法判断.
【例16】设 求极值
例 1 求 的极值.
【答案】
f(x,y)3x26x90
x
,
解
f(x,y)3y26y0
y
先解方程组解得驻点为
(1,0),(1,2),(3,0),(3,2) .
再求出二阶偏导数
f (x,y)6x6,
xx
f (x,y)0,
xy
f (x,y)6y6.
yy
在点 (1, 0) 处,
AB2C1620,A0,
f(1,0)5;
故函数在该点处有极小值
在点 (1, 2) , (3,0), AB2C1620,
故函数在这两点处没有极值;
在点
(3,2)
,
AB2C1(6)20,又 A0,
f(3,2)3.1
故函数在该点处有极大值
【例17】设 ,求极值 【15年真题】
【答案】二 、二元函数的条件极值(忽略)
前面所讨论的极值问题,对于函数的自变量无其它限制条件,这类极值称为无条件极值。但
在实际问题中,常会遇到对函数的自变量还有附加条件的极值问题。称为条件极值。
拉格朗日乘数法
zf(x,y) (x,y)0
求函数 在条件 的
极值的拉格朗日乘数法的基本步骤为:
(1) 构造拉格朗日函数
L(x,y,)f(x,y)(x,y)为常数;
(2) 由方程组
Lf(x,y)(x,y)0,
x x x
Lf(x,y)(x,y)0,
y y y 解出x,y,,
L(x,y)0
第第四四节节 二二重重积积分分的的概概念念和和性性质质
一 、二重积分的概念
1 、定义
一、二重积分的概念
n
f(x,y)dlimf(,)
i i i
0
D i1
其中 f(x,y) 称为被积函数, d称为面积微元,
x 和y 称为积分变量, D 称为积分区域,
2、几何意义;求曲顶柱体的体积
3、物理意义;(忽略)
4、存在定理;(忽略)第第五五节节 在在直直角角坐坐标标系系下下二二重重积积分分计计算算
一 、二重积分在直角坐标系下的计算
假定积分区域D为如下X型区域:
{x,y)|ax(b,(x)y(x). }
1 2
f(x,y)dx
b
d
d2(x)
xf(xy,y)dy
D
a1(x)
类似地,如果积分区域D为Y型区域:
{x,y)|cy(d,(y)x(y)}
.
1 2
d(y)
f(x,y)dxdd2yf(xy,y)d. x
c(y)
D 1
【例18】
xyd
D
例1 计算二重积分 ,其中 是由直线
D
yx
y1,x2
及 所围成的闭区域.D x
解 区域 所示,可以将它看成一个 -型区域,
【答案】将它看作一个X型区域
D{x,y|1x2,1yx}
即 .
2 x
xyddxxydy
1 1
D
yx
2 1
x y2 dx
1 2
y1
21 1 9
x3 xdx
12 2 8
D y
也可以将 看成是 -型区域,
D{x,y|1y2,yx2},
2 2
xyddyxydx
1 y
D
2 y 1 x 2 2 dy
1 2
xy
2 1 9
2y y3dy .
1 2 8
【例19】
xyd
例2 计算二重积分 ,其中D是
D
有抛物线 y2x 及 yx2所围成【答案】
y
解:区域D可以看成是 -型区域,它表示为
D{ x,y |1y2,y2xy2},
2y2 212 y2 45
xyddxyyydxdxy
.
1y2 12 8
D y2
【例20】计算 ,D是由 所围成
计算【10年真题】 其中D是由 围成
【答案】
1 x2
解 x2ydxdydxx2yd y
0 0
D
1 x2
1
y2 x2
dx
0 2
0
11
x6dx
20
1
14
【例21】计算 ,D是由 所围成 【06年真题】
【答案】计算 其中 D 是由 围成
xydxdy1 1
解
dxxdy y
0 x
D
1
1
x2y1dx
0 2
x
1
x x3
dx
0 2 2
1
8
【例22】计算 ,D是由 所围成
【07年真题】
计算 其中 D是由 围成
【答案】
解
(1x2)dxd
1
ydx
x 1x2
dy
0 0
D
1
1x2 xdx
0
20
21
【例23】计算 ,D是由
所围成 【16年真题】
【答案】【例24】计算 其中积分区域D由直线y=x,x=1及x轴围成 【 13年真
题】
【答案】
【例25】计算 其中积分区域D由直线y=0,x=0及x+y=1围成【14年真
题】
【答案】【例26】已知积分区域 则
【18年真题】
A.0 B.1
C.2 D.4
【答案】A
【解析】
第第六六节节 极极坐坐标标系系下下二二重重积积分分的的计计算算
一、在极坐标系下二重积分公式为
,()r().
1 2
f(x,y)dxf(rcd,rso)yrisdnrd
D D
()
d2f(rc,ros)irs.n dr
()
1
适用的对象:(1)被积函数一般含有x2y2
(2)积分区域为圆域,扇形域,环型域
【例27】计算 D是由 在第一象限所围成
【11年真题】
【答案】计算 其中 D 是由
在第一象限围成
0
4
解
0 r 1
ydxdy 1
4dr2sidnr
0 0
D
1
4sind
30
1 2
3 6
【例28】计算 D是由 在第一象限所围成
计算 其中D是由
【08年真题】
在第一象限围成
【答案】
0
2
解
0r 1
x2y2dxdy
D
1
2dr3dr
0 0
8
【例29】计算 D是由 所围成【05年真题】计算 其中 D 是由
围成
【答案】
0
2
解
0r2sin
2sin
x2y2dx d 2y d r2d r
0 0
D
r3
4 2sind
0 3
0
1
28si3nd
30
16
9
【例30】计算 积分区域D由 围成 【17
年真题】
【答案】
【例31】计算 积分区域D由
围成 【18年真题】
【答案】第第七七节节 二二重重积积分分的的应应用用
一、几何应用;求曲顶柱体的体积
二、物理应用;(忽略)
【例32】设平面x=1,x=-1,y=1,y=-1围成的柱体被坐标平面z=0和平面x+y+z=3所截,
求截下部分的体积。
【答案】