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不同形式隱函數(shù)的求導(dǎo)方法

2023-03-06 21:33 作者:我愛計算機科學(xué)  | 我要投稿

對于隱函數(shù)來說:

一個二元隱函數(shù)我們可以把它想象為xoy平面的一條曲線,其中的x,y代表兩條坐標軸,因此x,y是相互獨立的變量,互相之間不存在任何函數(shù)關(guān)系。

當我們認為隱函數(shù)F(x,y)確定了某個函數(shù)關(guān)系y=f(x)的時候,就有:

對于三維空間:

偏導(dǎo)數(shù)為:

由于z=f(x,y)表示一個空間曲面,這種形式的隱函數(shù)用得最多。

對于三維曲面z=f(x,y),可以通過將它寫成z-f(x,y)=0或者f(x,y)-z=0的隱函數(shù)形式,求得它們?nèi)齻€方向的導(dǎo)數(shù)分別為(-fx,-fy,1)或者(fx,fy,?1)。這其實就是這個空間曲面在點(x,y)處的法向量,也是我們在曲面積分中用得最多的方向余弦的來歷。

隱函數(shù)的另一種形式:

圖1

上圖的結(jié)果是同時對方程

左右兩邊對x求偏導(dǎo)數(shù)的結(jié)果。比如對隱函數(shù)F(x,y,z):x2+y2+z2-1=0求導(dǎo)。

在這個過程中并沒有破壞隱函數(shù)的求導(dǎo)法則, 因為Fx,Fy,Fz的結(jié)果還是Fx=2x,Fy=2y,Fz=2z。也就是說,圖1中把z看成x,y的函數(shù),并且方程兩邊對x求偏導(dǎo)的方法,只是得出了z對x的偏導(dǎo)數(shù)。

再看隱函數(shù)的復(fù)合函數(shù)形式:



圖2

注意上圖和圖1的區(qū)別與聯(lián)系。圖1的隱函數(shù)方程是x2+y2+z2-1=0,而上圖是

并且沒有說明z=u。

為了得到

圖1和圖2都是方程左右兩邊同時對x求導(dǎo)。不同的是,圖1中方程的右邊是0,而圖2不是。

圖1是對隱函數(shù) F 求偏導(dǎo),而圖2是對顯函數(shù) f 求偏導(dǎo),這里(z=f)。

不管圖1還是圖2,都運用了復(fù)合函數(shù)的求導(dǎo)法則。

下面是一個例子:


總之,隱函數(shù)有多種不同的表示方法,它們的求導(dǎo)法則其實都遵循了復(fù)合函數(shù)的求導(dǎo)法則。


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