提及导数,大家必然不会陌生,对于基本初等函数的求导,即使不能熟练推导,也能信手拈来地背诵出来。
依然有部分同学对导数的定义理解不够深入。那么,今天我们就来一同探讨一下偏导数的知识,并顺便回顾一下导数的定义。
导数的定义式如下呈现:
请注意,导数实质上是研究变化率的工具,具体来说,就是描述在极短时间内速度的变化。
接下来我们要学习的偏导数,与之有着异曲同工之妙。让我们继续深入探讨。偏导数的定义是这样的:
设函数z=f(x,y)在点(x0,y0)的附近有定义。当我们将y固定在y0的值,而x在x0处有微小的增量Δx时,函数便会相应地产生增量f(x0+Δx,y0)-f(x0,y0)。
对于x的偏导数表达式,其形式如下:
用同样的方法,我们也可以推导出关于y的偏导数。
以上是我们对二元函数偏导数的探讨。依据这种方法,我们还可以求出多元函数的偏导数。
请记住,我们在求偏导数时,实际上是在研究偏增量的变化情况。
让我们通过一道例题来练习一下:在做习题时,请记住,偏导数的研究对象是偏增量。在求其中一个变量的偏导数时,应将另一个变量视为常量。
关于偏导数的几个关键点,请大家务必留意:
我们要关注偏导数与函数连续性的关系。何时函数是连续的?何时存在偏导数?
这份关系图十分重要,希望大家能够掌握并熟记。
让我们再来看一下偏导数的几何意义是什么。
设M0(x0,y0,f(x0,y0))为曲面z=f(x,y)上的一个点。如图所示,我们可以得到以下的几何解释:
在点(x0,y0)处对x的偏导数实际上代表了曲面被平面y=y0截取后,曲线在点M0处的切线M0Tx对x轴的斜率。
同样地,在点(x0,y0)处对y的偏导数则表示了曲面被平面x=x0截取后,曲线在点M0处的切线M0Ty对y轴的斜率。
从几何意义上来说,偏导数的核心依然是研究斜率问题,这与一元函数导数的几何意义有着异曲同工之妙。
今天的学习就到这里告一段落。大家可以尝试完成课后习题,巩固所学知识。
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