求复合函数求导的链式法则
?14.2 求复合函数求导的链式法则
一 复合函数求导的链式法则
,,此时在点可定理1:(链式法则)设ufxy,,f()xy,xstyst,,,,,,,,,,,,,
y微,又和都在点关于的偏导数存在,则 (,)stxst,
,,,,,uuxuy,,,,;,,,,,sxsys ,,,,,uuxuy,,,,.,,,,,txtyt
说明:(1) 几种特殊情形:定理1显然讲的是2个中间变量,2个自变量的情形,但
其思想方法完全适用与其它情形:
,,,,,uuxuy,,,,1) 则。ufxyxxtyyt,,,(,),(),().,,,,,txtyt
2)设则 ufxytxxstyyst,,,(,,),(,),(,).
,,,,,,,uuxuyuzt,,,,,,,,,,,,,sxsysts ,,,,,,,uuxuyut,,,,,,,,,,,,,txtyttt
y22设z,f(u,v)在R内有关于u和v的二阶连续偏导数,例1:又设。u,xy,v,x,z,z,。求 ,x,y
(2) 计算复合函数的两阶及两阶以上偏导数,只要重复运用链式法则即可。
,f'(3)有时,为书写上方便,记 f,,即f(u,v)关于第一个变量u的偏导数;1,u
,f' 所以 f,,即f(u,v)关于第一个变量v的偏导数;2,v
22,f,f,f'''f,,f,,f,。 11122222,u,v,u,v
2dzdzx2(,),,例2:。 设二阶可微,求fzfxe,2dxdx
222dzzz,,,22设二阶可微,求fzfxy,,(2),,,.例3:22,,,,xyxy
(4)链式法则链式法则中的条件是充分的,并非必要的。在使用链式法则时,要注意的可微性条件,如果不满足这一条件,链式法则不一定成立。 f
二 一阶微分形式不变性
一阶微分有个很重要性质——形式不变性。在二元函数中也有类似的性质。
x,y是二元可微函数,如果是自变量,则: 设z,f(x,y)
,z,zdz,dx,dy. (各自独立变量) (1)dx,dy,x,y
x,yx,y如果不是自变量而是中间变量,x,x(u,v),y,y(u,v), 又设都可微,并且f,x,y可以构成复合函数,那么:
,,zzdzdudv,,,,uv
,,,,,,,,zxzyzxzy,,,,,,,()(),,,,,,,,xsuyuxvyv
,,,,,,zxxzyy ,,,,()()dudvdudv (2),,,,,,xuvyuv
,,zz,,dxdy.,,xy
(,,,,)dxdyuvdudv如上,由决定。
由(1),(2)的可知一阶微分形式的不变性。 dz
注意:(1)两阶微分没有这一性质,如下例。
22zxyxuvyuv,,,,,,,.zuvuv,,,.例4:设 则
222,,,zzz2222dzdududvdvvduududv,,,,,224 22,,,,uuvv
如果二阶微分只有形式不变性,则有:
222,z,z,z222 dz,dx,2dxdy,dy22,x,y,x,y
222,,,zzz2,,,,00,从而dz但 22,,,,xxyy
(2)利用一阶微分形式不变性求偏导数
,,zzxyzexy,,n(),si,.例5:设利用微分形式不变性求 并求出 dz,,,xy
(3)高阶微分不具有形式不变性。
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