全偏导数怎么求(全导数和偏导数的转换)
一元复合函数求导法则:
当扩展为二元复合函数以后:
推广:
上述结果就是全导数。注意全导数的中间变量可以是多个,但最终变量只有一个t。
如果有多个最终变量,则称为偏导数:
以上都有两个最终变量x和y,所以得出的结果是偏导数。
先看第一种特殊情况:
图1
上图特殊在于,x,y都既是中间变量,又是最终变量。
上图要特别注意的是 z 的偏导数与 f 偏导数的区别。z 的偏导数是把 z 看作是最终变量 x,y 的函数,而 f 是看作是中间变量u,x,y的函数,两者虽然形式上相等,但观察的角度是不一样的。前者是最终变量,后者是中间变量,因为
的后面其实还要乘上一个
再看下面这种情况:
上图的中间变量都只有同一个最终变量 x,因此问题就转变成了全导数问题。
上图中,
下面看一个例子:
这里
现在要求出 z 对 x 的二阶偏导数。
一阶直接套公式:
图2
二阶按一阶的商求导数也没问题:
图3
那如何到下一步的:
图4
这里关键是
等于什么?假设F(x,y,z)=(x^2)yz-1=0,那么Fx=2xyz,还是x,y,z的函数,而z又是x,y的函数,所以上式就必须通过图1的方式对 Fx 求偏导,利用图2,得到
图3中另一项Fz对x求偏导也一样处理,所以得到图4 的结果。其中
综上:
1:全导数和偏导数的区别就在于最终变量的个数,前者一个,后者多个。当偏导数的最终变量只有一个的时候,就转变成了全导数。
2:注意形如z=f(u,v,x)方程中 z 和函数 f 在意义上的区别。
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