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高階偏導數

鎖定
對於多元函數來説,若其一階偏導數仍是關於每個自變量的函數,並且一階偏導數對每個自變量的偏導數也存在,則説這個多元函數具有二階偏導數。以此類推,有三階偏導數,四階偏導數等,我們把一階以上的偏導數稱為高階偏導數。
中文名
高階偏導數
外文名
partial derivative of higher order
學    科
數學
領域範圍
數學分析
屬    性
多元函數微分學
類    型
高階偏導數

高階偏導數舉例説明

如果定義在開集
上的函數
的一階偏導數關於某個變量可偏微分,就能作出二階偏導數。同樣能定義
階偏導數。我們即將一階以上的偏導數稱為高階偏導數。將這些高階偏導數記為 [1] 
例 1 求函數
的所有二階偏導數和
.
由於函數的一階偏導數是
因此有
例2 求函數
的所有二階偏導數。
因為
所以二階偏導數為
高階偏導數和求導順序無關的條件
從上面兩個例子可以看到,這些函數關於
的不同順序的兩個二階偏導數都相等(這種既有關於
又有關於
的高階偏導數稱為混合偏導數),即
但這個結論並不對任何函數都成立,例如函數
它的一階偏導數為
進而求
處關於
的兩個不同順序的混合偏導數,得
由此看到,這裏的
在原點處的兩個二階偏導數與求導順序有關。那麼,在什麼條件下混合偏導數與求導順序無關呢?
定理
都在點
連續,則
這個定理的結論對
元函數的混合偏導數也成立。如三元函數
,若下述六個三階混合偏導數
在某一點連續,則在這一點六個混合偏導數都相等。同樣,若二元函數
在點
存在直到
階的連續混合偏導數,則在這一點
階混合偏導數都與順序無關 [2] 

高階偏導數複合函數

是通過中間變量
而成為
的函數,即
其中
。若函數
都具有連續的二階偏導數,則作為複合函數
同樣存在二階連續偏導數。具體計算如下:
顯然
仍是
的複合函數,其中
的函數,
的函數。繼續求
關於
的二階偏導數 [3] 
同理,我們可以計算另外兩個二階偏導數 [2] 
參考資料
  • 1.    日本數學會.數學百科詞典.北京:科學出版社,1984:672
  • 2.    華東師範大學數學系.數學分析(第四版 下冊).北京:高等教育出版社,2010.6:137-141
  • 3.    華東師範大學數學系編. 數學分析 下 第3版[M]. 北京:高等教育出版社, 1981:131-132.