隐函数求导公式和求偏导的区别(不同形式隐函数的求导方法)
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2024-08-21 09:15:25
对于隐函数来说:
一个二元隐函数我们可以把它想象为xoy平面的一条曲线,其中的x,y代表两条坐标轴,因此x,y是相互独立的变量,互相之间不存在任何函数关系。
当我们认为隐函数F(x,y)确定了某个函数关系y=f(x)的时候,就有:
对于三维空间:
偏导数为:
由于z=f(x,y)表示一个空间曲面,这种形式的隐函数用得最多。
对于三维曲面z=f(x,y),可以通过将它写成z-f(x,y)=0或者f(x,y)-z=0的隐函数形式,求得它们三个方向的导数分别为(-fx,-fy,1)或者(fx,fy,−1)。这其实就是这个空间曲面在点(x,y)处的法向量,也是我们在曲面积分中用得最多的方向余弦的来历。
隐函数的另一种形式:
上图的结果是同时对方程
左右两边对x求偏导数的结果。比如对隐函数F(x,y,z):x²+y²+z²-1=0求导。
在这个过程中并没有破坏隐函数的求导法则, 因为Fx,Fy,Fz的结果还是Fx=2x,Fy=2y,Fz=2z。也就是说,图1中把z看成x,y的函数,并且方程两边对x求偏导的方法,只是得出了z对x的偏导数。
再看隐函数的复合函数形式:
注意上图和图1的区别与联系。图1的隐函数方程是x²+y²+z²-1=0,而上图是
并且没有说明z=u。
为了得到
图1和图2都是方程左右两边同时对x求导。不同的是,图1中方程的右边是0,而图2不是。
图1是对隐函数 F 求偏导,而图2是对显函数 f 求偏导,这里(z=f)。
不管图1还是图2,都运用了复合函数的求导法则。
下面是一个例子:
总之,隐函数有多种不同的表示方法,它们的求导法则其实都遵循了复合函数的求导法则。