多元函数微分学基础.ppt

第六章第六章 多元函数微分学基础多元函数微分学基础l第一节 空间解析几何简介l第二节 多元函数的概念l第三节 偏导数与全微分l第四节 复合函数与隐函数微分法l第五节 多元函数的极值第六章 多元函数微分学基础 在上学期我们讨论了一元函数的微积分.但在自然科学和工程技术中，很多问题都与多种因素有关，反映到数学上就是多元函数的问题.本篇将在一元函数的基础上讨论多元函数的微积及其应用，而本章主要介绍空间解析几何的基本知识和多元函数的微分及一些简单的应用.第一节第一节 空间解析几何简介空间解析几何简介图图6-1 6-1 右手系示意右手系示意一、空间直角坐标系一、空间直角坐标系 建立了空间直角坐标系后，就可以讨论间的与三个有序数之间的对应关系.6-2 三个坐标面把空间分成了八部分，每部分叫做一个卦限（见图6-3）.这八个卦限次序规定如下:图6-2 点P位置下面将平面上两点间的距离公式推广到空间（证明从略）图6-3 八卦限示意图解1.曲面方程的概念6-4二、曲面及其方程二、曲面及其方程 一般地，把由三元一次方程表示的曲面叫做一次曲面，也和为平面；由三元二次方程表示的曲面叫做二次曲面.下面简单介绍平面和一些常见的二次曲面方程.图6-4 曲面示意2.平面方程由两点距离公式知图6-5 例2示意图解解解3.球面方程图6-7 球面示意图图6-6 例4示意图解4.柱面方程图6-8 柱面示意图解称这样的柱面为圆柱面（见图6-9）图6-9 例5示意图1.空间曲线及其方程三、空间曲线及方程三、空间曲线及方程解2.空间曲线在坐标面上的投影解思考题答案答案答案答案答案答案课堂练习题答案答案答案答案第二节第二节 多元函数的概念多元函数的概念 在第十四章中，讨论了含有一个自变时的函数，即一元函数，但在实际问题中，还会遇到含有两个或两个以上自变量的函数，这就是本节所要讨论的多元函数.在这里重点介绍二元函数.一、二元函数的定义先看下面的例子.图6-11 例2示意图一般地，二元函数的定义如下.解 对于一元函数，一般假定在某个区间上有定义进行讨论.对于二元函数，类似地假定它在某平面区域内有定义进行讨论.所谓区域（平面的）是指一条或几条曲线围成具有连通性的平面一部分（见图6-35），所谓的连通性是指如果一块部分平面内任意两点可用完全属于此部分平面的折线连结起来.图6-12 区域示意 若区域能延伸到无限远处，就称这区域是无界的，如图6-12(c)所示，否则，它总可以被包含在一个以原点O为中心，而半径适当大的圆内，这样的区域称为有界的，如图6-12(a)、(b)所示，围成区域的曲线叫区域的边界.闭区域：连同边界在内的区域的曲线叫区域的边界.开区域：不包括边界内的区域叫开区域.为方便使用，将开区域内的点称为内点，将区域边界上的点称为边界点.解二、二元函数的几何意义图6-15 例6示意图三、二元函数的极限和连续性1.二元函数的极限 函数的极限是研究当自变量变化时，函数的变化趋势，但是二元函数的自变量有两个，所以自变量的变化过程比一元函数要复杂得多.二元函数的极限是一元函数极限的推广，有关一元函数极限的运算法则和定理,都可以推广二元函数的极限，下面举例说明.解 方法一 方法二 这说明，二元函数的极限问题有时可以先转化为一元函数的极限问题，再求解.解2.二元函数的连续性函数的不连续点称为函数的间断点.思考题答案答案答案答案答案答案课堂练习题答案答案答案答案答案答案第三节第三节 偏导数与全微分偏导数与全微分一、偏导数的定义及求法解解证解二、高阶偏导数解三、全微分1.全微分的定义解解解2.全微分在近似计算中的应用解思考题答案答案答案答案答案答案课堂练习题答案答案答案答案第四节第四节 复合函数与隐函数微分法复合函数与隐函数微分法一、复合函数的求导法则1.复合函数的中间变量均是二元函数的情形解2.复合函数的中间变量均为一元函数的情形解解3.3.复合函数的中间变量既有一元函数又有多元函数的情形复合函数的中间变量既有一元函数又有多元函数的情形解4.复合函数是抽象函数的情形解解二、全微分形式不变性解三、隐函数的求导法解思考题答案答案答案答案答案答案课堂练习题答案答案答案答案第五节第五节 多元函数极值多元函数极值一、多元函数极值1.极值的定义及求法解2.最大值和最小值解图6-39 例4示意图二、条件极值解思考题答案答案答案答案答案答案课堂练习题答案答案答案答案返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回