83多元复合函数的求导法则与隐函数的求导公式
一.多元复合函数的求导法则
类似于一元复合函数的定义我们现在给出二元复合函数的定义。定义设函数zfuv,而u、v均为x、y的函数,即uuxy,
vvxy,则函数zfuxyvxy叫做x、y的复合函数。其中u、
v叫做中间变量,x、y叫做自变量。现在再将一元函数微分学中的复合函数的求导法则,推广到多元复合函数。多元复合函数的求导法则在多元函数微分学中也起着重要作用。定理如果函数uuxy,vvxy在点(xy)处都具有对x
及对y的偏导数,函数zfuv在对应点(uv)处具有连续偏导数,则复合函数zfuxyvxy在点(xy)处存在两个偏导数,且具有下列公式
zzuzvxuxvx
zzuzvyuyvy
定理中的公式叫做复合函数的偏导数的锁链法则,它可以推广到各种复合关系的复合函数中去。作为初学者,我们常用图示法表示各变量之间的关系(如图所示)。uxzvy
图中的每一条线表示一个偏导数,如“zu”表示图来求
z。现在我们利用u
z,首先看z通过中间变量到达x有两条路径:zux和xzvx,那么结果就一定是两项之和,又在第一项中有zu和zu。同理第二项为ux两个环节,那么这一项一定是两式相乘,即ux
fzv。于是vx
zzuzvxuxvx
一般地,无论复合函数的复合关系如何,因变量到达自变量有几条路径,就有几项相加,而一条路径中有几个环节,这项就有几个偏导数相乘。例1解
2设zul
v,而u
yzz,v2x3y,求,。xxy
函数各变量之间的关系如上图所示,由锁链法则
zzuzvyu22ul
v22xuxvxvx
2y22y23l
2x3y2xx2x3y
zzuzv1u22ul
v3yuyvyxv
例2解
2y3y2l
2x3yx2x22x3y
2xy
求ze
si
x2y2的一阶偏导数。
可以引入中间变量,按复合函数的求导法则计算。
u
22设u2xy,vxy,则zesi
v。函数各变量之间的关系
如上图所示,由锁链法则
zzuzveusi
v2yeucosv2xxuxvx
2e2xyysi
x2y2xcosx2y2
zzuzveusi
v2xeucosv2yyuyvy
2e2xyxsi
x2y2ycosx2r