浅谈多元函数微积分学理论与应用

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1、浅谈多元函数微积分学理论与应用机电工程学院力学1班刘俊1203040110摘要：在我们的生活中，很多时候一个事物的变化是由许多其他事物共同作用的结果，反映到数学上，就是一个变量依赖于多个变量的情形。我们在研宄这类问题时，需要建立数学模型，来更好的研宄变量的性质和它们之间的作用关系等等，这就是我们要学习多元函数微积分学。关键词：多元函数、偏导数、全微分、求导、隐函数等。1、多元函数的概念例、圆柱体的体积V和它的底半径r、高h之间的具有关系V=r2h这里r、h在集合｛(r>h)Ir>0,h>0｝内取定一对值(r,h)时，V的对应值随之确定。定义设D是R2的一个非空子集，

2、称映射f:D—R为定义在D上的二元函数，通常记为z=f(x，y)，(x，y)GD，把定义中的D换成n维空间Rn内的点集D,映射f:D—R就称为定义在D上的n元函数。多元函数的定义域的求法与一元函数类似，也是先写出其构成部分的各简单函数的定义域的不等式，然后解联立不等式组，得出各变量的依存关系，即定义域。与一元函数一样，二元和二元以上的函数也只与定义域和定义关系有关，而与用什么字母表示自变量和因变量无关。第一节还有几个”集”的概念，比较重要的像连通集：点集D中任意两点均可用完全落在D中的折线连接起来。2、多元函数的极限定义设二元函数f(P)=f(x,y)的定义域为D,

3、P0(x0,y0)是D的聚点，如果存在常数A,对于任意给定的正数总存在正数S,使得当点P(x,y)eonu(P0,S)时，都有

4、f(P)-A丨=

5、f(x,y)-AI

6、，则称函数f(x，y)在点P0(x0，yO)连续。在有界闭区域上连续的函数有这样一些性质①有界性②最大值、最小值定义设函数f(X，y)的定义域为D,P0(x0,yO)是D的聚点。如果函数f(x,y)在点P0(x0,yO)不连续，则称P0(x0,yO)为函数f(x,y)的间断点。4、偏导数的定义其实就是把一个自变量看成常数再对另一个自变量求导。要注意的就是：对于多元函数来说，即使各偏导数在某点都存在，也不能保证函数在该点连续,这是因为各偏导数存在只能保证点P沿着平行于坐标轴的方向趋于P0时，函数f(P)趋于f(P0),但不能保证点P按任何方式趋于P0时，函数值f(P)

7、都趋于f（P0）。多元函数对子变量可导与否与函数在某一点是否连续无关。它的几何意义就是：Z在xO，yO处对X的偏导数表示曲面Z=f（x，y）与平行与xoz平面y=yOx交线上过点（xO,yO）的切线斜率。一般讲求某点处的偏导数是先求偏导函数，然后再求偏导函数在该点处的值。多元函数求偏导问题的实质仍是一元函数的求导问题，故一元函数的求导公式、法则仍可直接应用。求偏导时，关键是要分清对哪个变量求导，把哪个变量暂时当作常量分段函数在分界点处的偏导数用定义求。设函数z=在点（Xo，yo）的某一邻域内有定义，当y固定在y0,而又在%o处有增量Ax时，相应地函数有增量/(x0+

8、Ar,^0)-/(^0^0)如果极限limAx->0/(x0+紅；V0)-/(x0，;v0)Ax存在，贝！］称此极限为函数2=/（*¥，30在点（々，3;0）处对％的偏导数，并记作即乂柄’凡），。（1）/(又0+Ax，j0)-/Cx0，j0)Ax1zdxx=x（）dxv=yo•v=)ox=x0,•>’=>’0类似地，函数z二f（X，W在点外）处对的偏导数定义为/(义oJo+Ay)—/(x()，;y0)Ay如果函数2=f〈x，W在区域£＞内每一点&，W处对又的偏导数都存在，那未这个偏导数就是｝的函数，称它为函数Z=f、X，W对自变量的偏导函df数，记作及必。类似地，可

9、以定义函数Z=AX，W对自变量的偏导函数，并记作由偏导函数概念可知，/（%，3;）在点（々，｝;0）处对又的偏导数人（＞0，外），其实就是偏导函数在点（々，＞’（））处的函数值；就是偏导函数A（u）在点uG，八）处的函数值。高阶偏导数:二阶及二阶以上的偏导数统称为高阶偏导数。二阶混合偏导数在连续的条件下与求导的次序无关，同样，二阶以上的高阶混合偏导数在相应髙阶偏导数连续的条件下也与求导的次序无关。设函数z=在区域£＞内具有偏导数dx=f.S^y)于是，在£＞内均是Ay的函数，若这两个函数的偏导数也存在，则称它们是函数的二阶偏导数。按照对变量求导次序有K列四种二阶