研究二元函数(多元函数)的思想方法
更新时间:2023-08-26 00:47:01 阅读量: 教育文库 文档下载
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研究二元函数(多元函数)的思想方法
一、研究二元函数(多元函数)的思想方法,总的说来有两种:一种称为多重法,用这种方法研究二元函数就是使两个自变量同时变化,一般来说,凡涉及多元函数的一些重要概念和理论多采用多重法,例如多元函数的极限、连续、可微、极值等概念就是如此;另一种是暂时令其中某一个自变量变化,其余的自变量都视为常数,即将二元函数(多元函数)化为一元函数来研究,这种方法称为转化法或单一法。一般来说,凡计算二元函数的某些量多采用此法,例如二元函数的累次极限、偏导数等。
二、二元函数是一元函数的推广,所以必然保留一些与一元函数类似的性质,如一元函数的极限、连续的运算性质可以类比的推广到二元函数,在学习中大家要注意这种类比的方法。 我们既要领会二元函数与一元函数的共性,更要注意它们的差别:例如, z
x就是一个
整体记号,而不是 z与 x的商,可导(偏导数存在)不一定连续,可微与可导不等价等等,这些差别需要我们尤其注意。
一元函数与多元函数的不同从方法论上可以这样理解:一元函数中的重要性质或理论,如果在多元函数中涉及到且以多重法给出,那么这种性质或理论就仍可保持;反之,如果在多元函数中涉及的概念既有用多重法又有用单一法给出,则这种性质或理论就不再保持。举例来说,偏导数的概念是用单一法给出的,而连续是用多重法给出的,因此一元函数中的“可导必连续”的性质在多元函数中就不再成立。
三、本章的概念较多,建议大家在记忆其定义式的同时多从几何直观上认识它们,这对理解概念是很有好处的。例如结合教材上册第七章的知识,我们很清楚函数z f(x,y)的图形是一个曲面;偏导数、全微分的定义在表达式上并不非常抽象,借助于其几何意义我们会更深刻的理解和体会它们。
四、理解、掌握概念,还要清楚概念间的联系与区别,例如下面的关系式是需要非常清楚的:
重极限存在 连续 可导(偏导数存在)
方向导数存在 可微
偏导数连续
研究二元函数(多元函数)的思想方法
上面的关系图中,需着重理解连续、可导、可微之间的关系。有些关系教材中已有说明,下面我们再做一补充说明。看下面的三个函数:
z f(x,y) 0,xy 0
1,xy 0, (1)
z f(x,y) x y22, (2)
1 2222(x y)si,x y 0 22 z f(x,y) 。 (3) x y
22 0, x y 0
容易证明,函数(1)中,fx(0,0) fy(0,0) 0,但在(0,0)点函数不连续进而不可微;函数(2)在(0,0)点连续,但在(0,0)点两个偏导数均不存在,就更谈不上可微了;函数(3)可微但其偏导数在(0,0)点不连续(大家自己证明一下)。
五、多元复合函数的求导是本章的重点之一,务必熟练掌握。教材中给出了多元复合函数求导的链式法则,该法则对不同情形下复合函数求导的方式、项数、每一项的具体表现形式都明确给出,大家要结合教材中的例题认真分析、领会。尤其使对抽象函数更要格外注意,不仅在求导本身,而且在记号上(尤其是高阶偏导数)都要重视。例如对函数
z 2yf(
则
z
x
2x2y,3y), 2y[f1 2xy f2 0] 4xf1 , 2
2 z x y ( 4x[f11xy ]。 ) 3f12
教材中给出的记号简洁明了,表达时一目了然且不易出错,大家应该习惯。
六、多元函数微分学的应用。
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