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全導數

鎖定
已知二元函數z=f(u,v),其中u、v是關於x的一元函數,有u=u(x)、v=v(x),u、v作為中間變量構成自變量x的複合函數z,它最終是一個一元函數,它的導數就稱為全導數。全導數的出現可以作為一類導數概念的補充,其中滲透着整合全部變量的思想。對全導數的計算主要包括一一型鎖鏈法則、二一型鎖鏈法則、三一型鎖鏈法則,其中二一型鎖鏈法則最為重要,並且可以將二一型鎖鏈法則推廣到更加一般的情況n一型鎖鏈法則。
中文名
全導數
外文名
Total derivative
本    質
作為一類導數概念的補充
特別注意
二元函數連續、可導、可微的關係
重要定理
各種鎖鏈法則
應用學科
高等數學

目錄

全導數定義

設z是u、v的二元函數z=f(u,v),u、v是x的一元函數u=u(x)、v=v(x),z通過中間變量u、v構成自變量x的複合函數。這種兩個中間變量、一個自變量的多元複合函數一元函數,其導數稱為全導數。 [1] 

全導數相關定理

一一型鎖鏈法則
在中間變量只有一個時,如z=f(u,x),它在相應點有連續導數,則可得一一型全導數鎖鏈法則,即: [1] 
二一型鎖鏈法則
設u=u(x)、v=v(x)在x可導,z=f(u,v)在相應點(u,v)有連續偏導數,則複合函數z=f(u(x),v(x))在x可導,且有:
證明:對於自變量x的該變量△x,變量u=u(x)、v=v(x)的改變量△u,△v,進一步有函數的該變量△z,因為函數z=f(u,v)可微,即有
對上式左右兩端同除△x,得到:
又因為u=u(x)、v=v(x)可導,當
時,對上式左右兩端同時取極限,則有:
至此,證明完畢。 [2] 
三一型鎖鏈法則
在中間變量多於兩個時,如z=f(u,v,w),而u=u(x)、v=v(x)、w=w(x),類似可得三一型全導數鎖鏈法則,即:

全導數典例

全導數例1

z=f(x,y)有連續的偏導數
,求複合函數的全導數。 [1] 
解:由二一型全導數鎖鏈法則,計算得到:

全導數例2

,求複合函數的全導數。 [1] 
解:外層函數顯含自變量s,由一一型全導數鎖鏈法則,計算得到:
參考資料
  • 1.    曹治清主編;劉敏,劉基良,楊胤清副主編.高等數學.北京:電子科技大學出版社,2012:179-180
  • 2.    於偉紅,王義東主編.微積分.北京:清華大學出版社,2012:221-222