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      數(shù)學(xué)分析教案_(華東師大版)第十七章__多元函數(shù)微分學(xué)

      時間:2019-05-13 21:36:59下載本文作者:會員上傳
      簡介:寫寫幫文庫小編為你整理了多篇相關(guān)的《數(shù)學(xué)分析教案_(華東師大版)第十七章__多元函數(shù)微分學(xué)》,但愿對你工作學(xué)習(xí)有幫助,當(dāng)然你在寫寫幫文庫還可以找到更多《數(shù)學(xué)分析教案_(華東師大版)第十七章__多元函數(shù)微分學(xué)》。

      第一篇:數(shù)學(xué)分析教案_(華東師大版)第十七章__多元函數(shù)微分學(xué)

      《數(shù)學(xué)分析》教案

      第十七章 多元函數(shù)微分學(xué)

      教學(xué)目的:1.理解多元函數(shù)微分學(xué)的概念,特別應(yīng)掌握偏導(dǎo)數(shù)、全微分、連續(xù)及偏導(dǎo)存在、偏導(dǎo)連續(xù)等之間的關(guān)系;2.掌握多元函數(shù)特別是二元函數(shù)可微性及其應(yīng)用。

      教學(xué)重點難點:本章的重點是全微分的概念、偏導(dǎo)數(shù)的計算以及應(yīng)用;難點是復(fù)合函數(shù)偏導(dǎo)數(shù)的計算及二元函數(shù)的泰勒公式。教學(xué)時數(shù):18學(xué)時

      § 1 可微性

      一. 可微性與全微分:

      1.可微性: 由一元函數(shù)引入.亦可寫為 , 時

      2.全微分:

      .例1 考查函數(shù)

      二.偏導(dǎo)數(shù):

      在點

      處的可微性.P107例1 1.偏導(dǎo)數(shù)的定義、記法:

      2.偏導(dǎo)數(shù)的幾何意義: P109 圖案17—1.《數(shù)學(xué)分析》教案

      不存在.三.可微條件:

      1.必要條件:

      Th 1 設(shè)為函數(shù)定義域的內(nèi)點.在點可微 , 和

      存在 , 且

      .(證)由于 , 微分記為

      .定理1給出了計算可微函數(shù)全微分的方法.兩個偏導(dǎo)數(shù)存在是可微的必要條件 , 但不充分.例10

      考查函數(shù)

      在原點的可微性.[1]P110 例5.2.充分條件:

      《數(shù)學(xué)分析》教案

      因此 , 即 , 在點 可微 ,.但

      時, 有

      , 沿方向

      不存在,沿方向

      極限

      不存在;又 ,因此, 續(xù).由 關(guān)于 和 對稱,也在點

      不存在 ,時,在點

      處不連

      處不連續(xù).四.中值定理:

      Th 4 設(shè)函數(shù) 在點 該鄰域 , 則存在 , 使得 的某鄰域內(nèi)存在偏導(dǎo)數(shù).若 和 ,屬于.(證)例1

      2設(shè)在區(qū)域D內(nèi)

      .證明在D內(nèi)

      .五.連續(xù)、偏導(dǎo)數(shù)存在及可微之間的關(guān)系:

      六.可微性的幾何意義與應(yīng)用:

      《數(shù)學(xué)分析》教案

      簡介二元復(fù)合函數(shù) :

      .以下列三種情況介紹復(fù)合線路圖

      ;,;

      .一.鏈導(dǎo)法則: 以“外二內(nèi)二”型復(fù)合函數(shù)為例.Th 設(shè)函數(shù)

      在點

      在點

      可微, 且

      在點 D可微 , 函數(shù)

      可微 , 則復(fù)合函數(shù)

      ,.(證)P118

      稱這一公式為鏈導(dǎo)公式.該公式的形式可在復(fù)合線路圖中用所謂“分線加,沿線乘”或“并聯(lián)加,串聯(lián)乘”)來概括.對所謂“外三內(nèi)二”、“外二內(nèi)三”、“外一內(nèi)二”等復(fù)合情況,用“并聯(lián)加,串 聯(lián)乘”的原則可寫出相應(yīng)的鏈導(dǎo)公式.《數(shù)學(xué)分析》教案

      .P120例2 例7

      設(shè)函數(shù)

      可微 ,.求證

      .二.復(fù)合函數(shù)的全微分: 全微分和全微分形式不變性.例8

      .P122 例5

      .利用全微分形式不變性求 , 并由此導(dǎo)出

      § 3 方向?qū)?shù)和梯度

      一. 方向?qū)?shù):

      1. 方向?qū)?shù)的定義:

      定義 設(shè)三元函數(shù) 在點 為從點 以表示 出發(fā)的射線.的某鄰域 為 上且含于

      內(nèi)有定義.內(nèi)的任一點 , 與 兩點間的距離.若極限

      存在 , 則稱此極限為函數(shù)、.在點

      沿方向 的方向?qū)?shù) , 記為

      《數(shù)學(xué)分析》教案

      2.方向?qū)?shù)的計算:

      Th 若函數(shù) 在點 方向?qū)?shù)都存在 , 且

      可微 , 則 在點

      處沿任一方向 的 +

      + , 其中、和 ,為 的方向余弦.(證)P125

      +, 其中 和 對二元函數(shù) 是 的方向角.註

      由 = 可見 , 為向量

      +

      +

      ,= , , , , , ,在方向 上的投影.例2(上述例1)解 ⅰ> 的方向余弦為

      = , = , =.=1 , =

      +., =

      .因此 , =

      +

      =

      《數(shù)學(xué)分析》教案

      ⅰ>

      .ⅱ>(+)=

      +

      .ⅲ>()=

      +

      .ⅳ>.ⅴ>

      ()=

      .證ⅳ> ,..§ 4 Taylor公式和極值問題

      一、高階偏導(dǎo)數(shù): 1.高階偏導(dǎo)數(shù)的定義、記法:

      例9 求二階偏導(dǎo)數(shù)和

      .P128

      例10.求二階偏導(dǎo)數(shù).P1282.關(guān)于混合偏導(dǎo)數(shù): P129—131.3

      《數(shù)學(xué)分析》教案

      解 ,.=

      +

      +

      +

      = = +2

      +

      .=

      +

      +

      +

      = =

      +

      +

      .=

      + +

      .因此 ,+(+.令 , 或

      .或 ……, 此時方程

      化簡為

      二. 中值定理和泰肋公式:

      凸區(qū)域.5

      《數(shù)學(xué)分析》教案

      例2 P136例5 2. 極值的必要條件:與一元函數(shù)比較.Th 3 設(shè) =為函數(shù) 的極值點.則當(dāng)

      和存在時 , 有

      .(證)函數(shù)的駐點、不可導(dǎo)點,函數(shù)的可疑點.3.極值的充分條件:

      代數(shù)準(zhǔn)備: 給出二元(實)二次型 矩陣為

      .其.ⅰ> 是正定的, 順序主子式全 ,是半正定的, 是負(fù)定的,順序主子式全;ⅱ> , 其中

      為 階順序主子式.是半負(fù)定的,.ⅲ> < 0時, 是不定的.7

      《數(shù)學(xué)分析》教案

      ⅰ>

      時 , 時 ,為極小值點;ⅱ> 為極大值點;ⅲ> 時 , 不是極值點;ⅳ> 時 , 可能是極值點 , 也可能不是極值點.例3—7 P138—140 例6—10.四. 函數(shù)的最值:

      例8 求函數(shù)

      在域D = 上的最值.解 令

      解得駐點為

      ..在邊界

      ;

      上 , , 駐點為 , 在邊界

      在邊界 駐點為 ,上 , , 沒有駐點;

      上 , ,.9

      第二篇:多元函數(shù)微分學(xué)

      多元函數(shù)的極限與連續(xù)

      一、平面點集與多元函數(shù)

      (一)平面點集:平面點集的表示: E?{(x,y)|(x,y)滿足的條件}.1.常見平面點集:

      ⑴ 全平面和半平面: {(x,y)|x?0}, {(x,y)|x?0}, {(x,y)|x?a}, {(x,y)|y?ax?b}等.⑵ 矩形域: [a,b]?[c,d], {(x,y)|x|?|y|?1}.⑶ 圓域: 開圓, 閉圓, 圓環(huán).圓的個部分.極坐標(biāo)表示, 特別是 {(r,?)|r?2acos?}和{(r,?)|r?2asin?}.⑷ 角域: {(r,?)|?????}.⑸ 簡單域:X?型域和Y?型域.2.鄰域: 圓鄰域和方鄰域,圓鄰域內(nèi)有方鄰域,方鄰域內(nèi)有圓鄰域.空心鄰域和實心鄰域, 空心方鄰域與集

      {(x,y)|0?|x?x0|?? , 0?|y?y0|??}的區(qū)別.(二)點集的基本概念: 1.內(nèi)點、外點和界點:集合E的全體內(nèi)點集表示為intE, 邊界表示為?E.集合的內(nèi)點?E, 外點?E, 界點不定.2.聚點和孤立點: 孤立點必為界點.例1 確定集E?{(x,y)|3.開集和閉集: 1?(x?1)2?(y?2)2?4 }的內(nèi)點、外點集、邊界和聚點.intE?E時稱E為開集,E的聚點集?E時稱E為閉集.存在非開非閉集.R2和空集?為既開又閉集.4.開區(qū)域、閉區(qū)域、區(qū)域:以上常見平面點集均為區(qū)域.5.有界集與無界集: 6.點集的直徑d(E):兩點的距離?(P1 , P2).7.三角不等式:

      |x1?x2|(或|y1?y2|)?(x1?x2)2?(y1?y2)2? |x1?x2|?|y1?y2|.(三)二元函數(shù): 1.二元函數(shù)的定義、記法、圖象: 2.定義域: 例4 求定義域:

      ⅰ> f(x,y)?3.有界函數(shù): 4.n元函數(shù): 9?x2?y2x2?y2?1;ⅱ> f(x,y)?lny.ln(y?x2?1)

      二、二元函數(shù)的極限

      (一).二元函數(shù)的極限: 1.二重極限limf(P)?A的定義: 也可記為P?P0P?D(x,y)?(x0,y0)limf(x,y)?A或x?x0y?y0limf(x,y)?A

      例1 用“???”定義驗證極限

      (x,y)?(2,1)lim(x2?xy?y2)?7.[1]P94 E1.xy2?0.例2 用“???”定義驗證極限 lim2x?0x?y2y?0?x2?y2,(x,y)?(0,0),?xy例3 設(shè)f(x,y)??x2?y

      2?0 ,(x,y)?(0,0).? 證明(x,y)?(0,0)limf(x,y)?0.(用極坐標(biāo)變換)

      P?P0P?ETh 1 limf(P)?A?對D的每一個子集E ,只要點P0是E的聚點,就有l(wèi)imf(P)?A.P?P0P?D推論1 設(shè)E1?D,P0是E1的聚點.若極限limf(P)不存在, 則極限limf(P)也不存在.P?P0P?E1P?P0P?D推論2 設(shè)E1,E2?D,P0是E1和E2的聚點.若存在極限limf(P)?A1,limf(P)?A2,P?P0P?E1P?P0P?E2但A1?A2,則極限limf(P)不存在.P?P0P?D推論3 極限limf(P)存在?對D內(nèi)任一點列{ Pn },Pn?P0但Pn?P0,數(shù)列{f(Pn)}P?P0P?D ?xy ,(x,y)?(0,0),?22收斂 例4 設(shè)f(x,y)??x?y 證明極限limf(x,y)不存在.(x,y)?(0,0)?0 ,(x,y)?(0,0).?(考慮沿直線y?kx的方向極限).?例5 設(shè)f(x,y)???1,0,當(dāng)0?y?x2,???x???時,證明極限limf(x,y)不

      (x,y)?(0,0)其余部分.存在.二重極限具有與一元函數(shù)極限類似的運算性質(zhì).例6 求下列極限: ⅰ>(x,y)?(0,0)limsinxyx2ylim;ⅱ>;(x,y)?(3,0)yx2?y2 ⅲ>(x,y)?(0,0)limxy?1?1ln(1?x2?y2);ⅳ> lim.22(x,y)?(0,0)xyx?yf(x,y)???的定義: 3. 極限(x,y)?(x0,y0)lim其他類型的非正常極限,(x,y)?無窮遠點的情況.例7 驗證(x,y)?(0,0)lim1???.222x?3yEx

      [1]P99—100 1⑴—⑹,4,5.(二)累次極限:

      1.累次極限的定義: 定義.例8 設(shè)f(x,y)?xy, 求在點(0 , 0)的兩個累次極限.22x?yx2?y2例9 設(shè)f(x,y)?2, 求在點(0 , 0)的兩個累次極限.2x?y例10 設(shè)f(x,y)?xsin11?ysin, 求在點(0 , 0)的兩個累次極限與二重極限.yx 2.二重極限與累次極限的關(guān)系:

      ⑴ 兩個累次極限存在時, 可以不相等.(例9)

      ⑵ 兩個累次極限中的一個存在時, 另一個可以不存在.例如函數(shù)f(x,y)?xsin1y在點(0 , 0)的情況.⑶ 二重極限存在時, 兩個累次極限可以不存在.(例10)

      ⑷ 兩個累次極限存在(甚至相等)??二重極限存在.(參閱例4和例8).綜上, 二重極限、兩個累次極限三者的存在性彼此沒有關(guān)系.但有以下確定關(guān)系.Th 2 若全面極限(x,y)?(x0,y0)limf(x,y)和累次極限limlimf(x,y)(或另一次序)都存在,則

      x?x0y?y0必相等.推論1 二重極限和兩個累次極限三者都存在時, 三者相等.注: 推論1給出了累次極限次序可換的一個充分條件.推論2 兩個累次極限存在但不相等時, 全面極限不存在.注: 兩個累次極限中一個存在,另一個不存在??全面極限不存在.參閱⑵的例.三、二元函數(shù)的連續(xù)性

      (一)二元函數(shù)的連續(xù)概念:

      ?xy22 , x?y?0 ,22??x?y例1 設(shè)f(x,y)??

      ?m , x2?y2?0.??1?m2證明函數(shù)f(x,y)在點(0 , 0)沿方向y?mx連續(xù).?1 , 0?y?x2, ???x??? ,例1 設(shè)f(x,y)??

      ([1]P101)?0 , 其他.證明函數(shù)f(x,y)在點(0 , 0)不全面連續(xù)但在點(0 , 0)f對x和y分別連續(xù).2.函數(shù)的增量: 全增量、偏增量.用增量定義連續(xù)性.3.函數(shù)在區(qū)域上的連續(xù)性.4.連續(xù)函數(shù)的性質(zhì): 運算性質(zhì)、局部有界性、局部保號性、復(fù)合函數(shù)連續(xù)性.

      第三篇:多元函數(shù)微分學(xué)復(fù)習(xí)

      第六章 多元函數(shù)微分學(xué)及其應(yīng)用

      6.1 多元函數(shù)的基本概念 一、二元函數(shù)的極限

      定義 f(P)= f(x,y)的定義域為D, oP0(x0,y0)是D的聚點.對常數(shù)A,對于任意給定的正數(shù)?,總存在正數(shù)?,使得當(dāng)點P(x,y)∈D? U(P0,?),即

      0?|P0P|?

      (x?x0)?(y?y0)??22

      時,都有

      |f(P)–A|=|f(x,y)–A|<

      ?

      成立,那么就稱常數(shù)A為函數(shù)f(x,y)當(dāng)(x,y)→(x0,(x,y)?(x0,y0)y0)時的極限,記作

      y0)), lim f(x,y)?A或f(x,y)→A((x,y)→(x0,也記作

      P?P0limf(P)?A

      f(P)→A(P→P0)為了區(qū)別于一元函數(shù)的極限,上述二元函數(shù)的極限也稱做二重極限.二、二元函數(shù)的連續(xù)性

      (x,y)?(x0,y0)limf(x,y)?f

      (x0,y0),(?x,?y)?(0,0)lim?z?0

      如果函數(shù)f(x , y)在D的每一點都連續(xù),那么就稱函數(shù)f(x , y)在D上連續(xù),或者稱f(x , y)是D上的連續(xù)函數(shù).如果函數(shù)f(x , y)在點P0(x0,y0)不連續(xù),則稱P0(x0,y0)為函數(shù)f(x , y)的間斷點.多元連續(xù)函數(shù)的和、差、積仍為連續(xù)函數(shù);連續(xù)函數(shù)的商在分母不為零處仍連續(xù);多元連續(xù)函數(shù)的復(fù)合函數(shù)也是連續(xù)函數(shù)。一切多元初等函數(shù)在其定義區(qū)域內(nèi)是連續(xù)的.多元初等函數(shù)的極限值就是函數(shù)在該點的函數(shù)值,即

      p?p0limf(P)?f(P0).有界性與最大值最小值定理 在有界閉區(qū)域D上的多元連續(xù)函數(shù),必定在D上有界,且能取得它的最大值和最小值.介值定理 在有界閉區(qū)域D上的多元連續(xù)函數(shù)必取復(fù)介于最大值和最小值之間的任何值。

      三、例題 例1 設(shè)f(x,y)?x?y?g(x?y),已知f(x,0)?xf(x,0)?x?g(x)?x222,求

      f(x,y)的表達式。

      2解 由題設(shè),有g(shù)(x)?x?x2,于是

      。f(x,y)?x?y?[(x?y)?(x?y)],即 f(x,y)?(x?y)?2y例2 證明極限limxyx?y623不存在。

      x?0y?0 證 當(dāng)(x,y)沿三次拋物線y?kx

      3趨于(0,0)時,有

      limxyx?yxyx?y。

      623623x?0y?0?limx?kx62336x?0y?0x?kx?limk1?k2

      x?0y?0其值隨k去不同值而取不同值。故極限lim不存在。

      x?0y?0 例3 求極限limxy?1?1x?y2222x?0y?0 解

      原式?limxy2222x?0y?0x?y?1xy?1?1?z?x22?12limxx?0y?022y22x?y?0

      6.2 偏導(dǎo)數(shù)與高階導(dǎo)數(shù) 6.2.1 偏導(dǎo)數(shù)

      一、概念

      說明對x求導(dǎo)視z?f(x,y),y?limf(x??x,y)?f(x,y)?x

      ?x?0為常數(shù),幾何意義也說明了這個問題

      二元函數(shù)z=f(x , y)在點M0(偏導(dǎo)數(shù)數(shù)

      x0,y0)的偏導(dǎo)數(shù)有下述幾何意義.0fx?(x0,y0),就是曲面z?f(x,y)與平面y?y0的交線在點M0處的切線M0Tx對x軸的斜率.同樣,偏導(dǎo)fy(x0,y0)的幾何意義是曲面z?f(x,y)與平面x=x0的交線在點M 2 基于如上理由,求

      處的切線M0Ty對y軸的斜率.?z?x(x0,y0)時,(因此可能簡化函數(shù))再對xy0可先代入,求導(dǎo)

      例 f(x,y)?x?arctany(x?arctany(x??arctany)?),求fx?(1,0)。

      ?n重 解 f(x,0)?x,fx?(x,0)?1,fx?(1,0)?1

      二、可微,偏導(dǎo)數(shù)存在,連續(xù)的關(guān)系

      ?偏導(dǎo)數(shù)存在可微???連續(xù)

      三、高階偏導(dǎo)數(shù)

      設(shè)函數(shù)z=f(x , y)在區(qū)域D內(nèi)具有偏導(dǎo)數(shù),偏導(dǎo)數(shù)連續(xù)?可微,??fxy和

      ??fyx都連續(xù),則

      ??fxy=

      ??fyx;

      ?z?x2?fx(x,y),?z?y?fy(x,y),則這兩個函數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)稱為函數(shù)z=f(x , y)的二階

      2偏導(dǎo)數(shù)。按照對變量求導(dǎo)次序的不同有下列四個二階偏導(dǎo)數(shù):

      ???z??z???z??z?f(x,y),??fxy(x,y),?????xx2?x??x??x?y??x??x?y???z???x??y??z????f(x,y),yx??y??y?x2??z????y??z??fyy(x,y).2???y?2

      四、偏導(dǎo)數(shù),微分運算公式 1.z 2.dz ?f(x,y),u?u(x,y),v?v(x,y)

      ?z?x??f?u?u?x??f?v?v?x

      ?z?y??f?u?u?y??f?v?v?y

      ?fu?du?fv?dv?fu??(u?dx?u?ydy)?fv??(v?dx?v?ydy)xx?(fu??u??fv??v?)dx?(fu??u?y?fv??v?y)dyxx

      d(u?v)?du?dvd(u?v)?udv?vdu?z?x??2

      ?u?vdu?udvd???2v?v?

      3.F(x,y,z)?0 確定z?z(x,y),F(xiàn)x?Fz?;

      ?z?y2??Fy?Fz?6.2.2 求偏導(dǎo)數(shù)算例 例1(1)z?arctanx?y1?xy,求

      ?z?x,?z?y,?z?x22,?z?x?y。

      解 ?z?x?1?x?y1???1?xy??11?y2????2?1?(1?xy)?(x?y)(?y)(1?xy)?11?x2

      由對稱性 ?z?y2,?z?x22?2?2x(1?x),求

      22;

      2?z?x?y22?0;(2)u?lnx?y?z2?u?x22??u?y2??u?z2。

      解?u?x?122x222x?y?z?xx?y?z22,2 ?u?x由對稱性 22?2x?y?z?x?2x(x?y?z)22222222222??x?y?z2222222222(x?y?z)22

      ?u?y222??x?y?z222,?u?z1222(x?y?z)?u?y22?x?y?z2(x?y?z)2

      故 ?u?x2??u?z22?x?y?z222。

      (3)?xy?22f(x,y)??x?y?0??x?022x?y?0,求

      fx?(0,0),fy?(0,0)

      x?y?022 解 fx?(0,0)?lim?x?0?x?0?x22?0,同理fy?(0,0)?0;

      ?u?x,例2 u?yf(x?y,xy),求

      ?u?x?y2。

      解 ?u?x22?y?f1??2x?f2??y??2xyf1??yf2?

      ?u?x?y

      ??(?2y)?f12??x??2yf2??y2?f21??(?2y)?f22??x? ?2xf1??2xy?f112???2x2yf12???2yf2??2y3f21???xy2f22?? ?2xf1??4xyf11

      例3

      ?z?y?z?f(xy,)?g??,求

      ?x?yx?x?y2

      y?y????f1??y?f2????2??g???2??x?x??x?2?z

      1?1y?1?????x?f12????????f1??y?f11?f?fx?f?22222?21???x?yx?xx?x??y1yy1??????2f2?????3f22???2g??f12f?f1??xyf11xxxxxy),求du。例4 u?f(x?y,x?y,x解(1)?z1xx2g??g??

      yx2g??1x

      y3 du??u?xdx??u?ydy

      ?u1y??u??f1??f2?(?1)?f3??f1??f2??f3????2?;?xx?x??y

      y1????du??f1??f2??2f3??dx??f1??f2??f3??dy xx????xdy?ydxd(x?y)?f2?d(x?y)?f3?解(2)du?f1?2x

      ?f1?(dx?dy)?f2?(dx?dy)?f3??[f1??f2??yx2xdy?ydxx1x2

      f3?]dx?[f1??f2??f3?]dy

      例5 設(shè)z?z(x,y)由方程F(x?zy,y?zx)?0,確定,F(xiàn)有連續(xù)一階偏導(dǎo)數(shù),求

      ?z?x,?z?y。

      解(1)方程兩邊對x求導(dǎo)

      ?z????z??x?z??????0 F1??1??x??F2???x2y?x???????????zyz?F1??2F2??xyF1??F2??zxx??11?xxF1??yF2?F1??F2?yx;

      方程兩邊對y求導(dǎo)

      ??z??y?z??1?z??y??F????F1??1?2?2??0 ??yx?y??????zxz??F?FF??xyF2?122?zyy ??11?yxF1??yF2?F1??F2?yxzy)?F2?d(y?zx2;

      解(2)方程兩邊取微分 F1?d(x?)?0)?F2?(dy?zy2F1?(dx?ydz?zdyyzx2xdz?zdxx2)?0

      (?F1??

      F2?)dx?(1yF1??1xF1??F2?)dy dz?F2??xyF1???yzF2?; 則 ?z?x?F1???1yF1??zx12F2??F2??xyF1??yzxxF1??yF2?F2?;

      ?z?xxxF1??yF2?dydxx 例6 設(shè)y?f(x,t),t?t(x,y)由F(x,y,t)?0確定F,f可微,求。

      解(1)對方程取微分

      ?(1)?dy?fx?dx?ft?dt?????Fxdx?Fydy?Ftdt?0?(2)dy?fx?dxft??0

      由(1)解得dt代入(2)得 Fx?dx?Fy?dy?Ft?

      則 ?Fx??Ft?fx?/ft??Fx?ft??Ft?fx?dy?dx?dxFt????Ff?FytFy??ft?解(2)

      dy,即

      dx??Fx?ft??Ft?fx?Fy?ft??F?

      y?f(x,t(x,y))

      dy??t?tdy??fx??ft?????dx??x?ydx?

      dydxfx??ft??1?ft???t 而?x?tyx?t?x??Fx?Ft?;

      ?t?y?u?x22??Fy?Ft?,則

      dydx??Fx?ft??Ft?fx?Fy?ft??F?2

      ?y,? 例7 證明:當(dāng)??y時,方程x2?2xy?u?x?y2?y2?u?y2?0可化成標(biāo)準(zhǔn)形式

      ?u??22?0,其中u?u(x,y)二階偏導(dǎo)數(shù)連續(xù)。

      證明:將u看成由u(?,?),而???yx,??y復(fù)合成x,y的函數(shù),u?u(?(x,y),?(y))

      則 ?u?x?2?u??????x2?u???u???u1?u?u?y??u??????????2?;

      ???x??y???y???y??x??22y??u1?u???2?2??;

      ?2?x?yx??x???x?????

      ?u?x222?u?y??uy???2??223???x???x?u21?u

      ?u22221??u1?u??u1?u?????1

      ??222?yx???x?????????x??2則 x?u?x22?2xy?u?x?y2?y2?u??22???y2?u??22?0??u??22?0

      小結(jié)

      ① 顯函數(shù)(復(fù)合)二階混合偏導(dǎo)數(shù)

      ② 隱函數(shù)求偏導(dǎo),會用微分法,用復(fù)合法習(xí)題 1.z?f(u),u由方程u??(u)?

      ?xyp(t)dt確定的x,y的函數(shù),f,?可微,P,??連續(xù),??(u)?1,求P(y)?z?x?P(x)?z?y

      (答案:0)(蔡 P146)

      22.z?z(x,y)由z?e?xyz確定,求

      ?z?x?y;

      23.F(x?y,y?z)?1確定了隱函數(shù)z?z(x,y),F(xiàn)y?y(x),z?z(x)是由方程z?xf(x?y)和

      具有連續(xù)二階偏導(dǎo)數(shù)求

      ?z?y?x

      4.設(shè)5.t6.zF(x,y,z)?0確定,f,F有連續(xù)偏導(dǎo)數(shù),求

      dzdx。

      ?0,f可微且滿足

      kf(tx,ty,tz)?tf(x,y,z),證明 xfx??yfy??zfz??kf。

      。?f(x,y)于(1,1)點可微,且f(1,1)?1,fx?(1,1)?23x?1。,fy?(1,1)?3。?(x)?f(x,f(x,x))求ddx[?(x)]?u?x?2y7.設(shè)變換??v?x?ay8.設(shè)可把方程6?z?x22??z?x?y2??z?yx22?0化簡為

      ?z?u?v?z?x222?02,求常數(shù)a的值。(a=3)。

      f(u)u有連續(xù)二階導(dǎo)數(shù),而?uz?f(esiny)滿足

      ??z?y2?ez2x,求

      f(u)。(f(u)?c1e?c2e)

      6.2 偏導(dǎo)數(shù)應(yīng)用

      偏導(dǎo)數(shù)應(yīng)用注意四個方面:空間曲面曲線切平面、法線、切線、法平面;方向?qū)?shù);梯度、散度、旋度;極值與條件極值。

      6.3.1 內(nèi)容小結(jié)

      1. 空間曲線切線與法平面

      ?x?x(t)?1)?y?y(t)

      ?z?z(t)??切向量v?(xt?,yt?,zt?)

      切線方程:

      x?x0xt??y?y0yt??z?z0zt?

      ?(x法平面方程:xt?x0)?yt?(y?y0)?zt?(z?z0)?0

      ?x?x?y?y(x)???y?y(x)2)??z?z(x)?z?z(x)?切線方程:

      ?v??(1,y?,z?)類似的

      x?x01?y?y0y??z?z0z?

      法平面方程:x?x0?y?(y?y0)?z?(z?z0)?0

      ??Fz?z??0??F(x,z,y)?0xx?Fx??Fy?y?3)????v?(1,y?,z?)xx???????G(x,y,z)?0?Gx?Gyyx?Gzzx?02. 空間曲面切平面與法線

      ?1)F(x,y,z)?0,n?(Fx?,Fy?,Fz?)|P0切平面:Fx?|p0法線:

      (x?x0)?Fy?|p0(y?y0)?Fz?|p0(z?z0)?0x?x0Fx?|p0?y?y0Fy?|p0?z?z0Fz?|p0

      ?2)z?f(x,y)?F?f(x,y)?z?n?(fx?,fy?,?1)

      切平面:類似地

      fx?(x?x0)?fy?(y?y0)?(z?z0)?0

      法線:x?x0fx??y?y0fy??z?z0?1

      ?x?x(u,v)?3)*?y?y(u,v)

      ?z?z(u,v)??(參數(shù)方程形式)

      ?切線 ?,yu?,zu?),v2?(xv?,yv?,zv?)v1?(xu??????i?xvj?yu?yv?n?v1?v2?xu??(y,z)?(z,x)?(x,y)????zu??(u,v),?(u,v),?(u,v)?????zvk

      3. 方向?qū)?shù)

      u?u(x,y,z)?u?l??u?xcos???u?ycos???u?zcos??gradu?l???(梯度在l方向投影)

      4. 梯度、散度、旋度

      ?????????,??

      ??x?y?z???u?u?u??gradu??u??,????x?y?z??

      ????divA??A??P?x??Q?y??R?z??

      rotA???A?i??xPj??yQk??zR

      6.3.2 例題

      例1 求曲線x??t,y??t,z?t2?23上與平面x?2y?z?4平行的切線方程。

      ????解 切向量?2?(1,?2t,3t),n?(1,2,1)由??n,則??n?0,即,1?4t?3t?0?t1?1,t2??當(dāng)t?1時 ??(1,?2,3),x1?1,y1??1,z1?1,切線方程為?13?x?11?y?1?2?z?13

      當(dāng)t時 ?2?(1,?21111,),x2?,y1??,z1?333927,x?切線方程為13?y??119?23z?13127

      22??x?y?10例2 求空間曲線?22??x?z?10在點(3,1,1)處的切線方程和法平面方程。

      解 22??x?y?10?22??x?z?10確定了

      y?y(x),z?z(x),對x求導(dǎo)??2x?2yy??0?2x?2zz??0x?3y?1?3,y???z????z?1?3

      xyxz

      ?于

      1法平面方程為x?3?3(y?1)?3(z?1)?0,即x?3y?3z?3?0 例3 求曲面x2M(3,1,1)點:y???3,z???3,v?(1,?3,?3)切線方程為 ??y?z?x的切平面。使之與平面x?y???22z2?2?垂直,同時也與x?y?z?2垂直。

      ?解 切平面法向量n??(2x?1,2y,2z),n1?(1,?1,?12),n2?(1,?1,?1),依題意

      n1?n?0

      ??既有2x ?1?2y?z?0

      (1)

      (2)n2?n?0 2x?1?2y?12z?0

      聯(lián)立(1)(2)和原方程 ?2?2x??4??2得解?y?4??z?0???2?2x??4??2,?y??4??z?0??

      ? n01??2?2?22???,0?,n02???,?,0? ?2???222????切平面22(x?2?42)?22(y?24)?0

      x?y?x?y?1?21?222

      ?2?2?2?22?x???(y?)?0 ??2?424??x?2y?3z222即

      例4 求u解 令

      在(1,1,1)點沿x2?y?z?3的外法線方向的方向?qū)?shù)。

      22222F(x,y,z)?x?y?z?3,F(xiàn)x??2x,Fy??2y,Fz??2z?于P(1,1,1)點n?(2,2,2),n?(??13,13,13)

      ?u?n??u?xcos???u?ycos???u?zcos?111?12???2x??4y?6z|??43?(1,1,1)3333???

      例5 設(shè)f(x,y)在?f?L3?|p0??f?x1??11??1?p0點可微,L1??,?,L2????2222????7。,?f?L1?1,?f?L2?0

      ?試確定L3使52?f?ycos?1?1,?f?L2??f?xcos?2??f?ycos?2?0,則 解 ?f?L1cos?1? ??f??x????f???x12??f?y12?1??f?x?12?y,?f?12

      1??f1??0?????y2?2?? 設(shè)L3?(cos?3,cos?3)

      從而?f?L3??f?xcos?3?75?f?xcos?3?75235 即

      1245cos?3? 此時cos12cos?3?45或cos752

      cos?3?sin?3??,解得cos??3?或cos?3??3??3?35

      ?34?即L3??,?55??例6 或L32?43???,? ?55?2 u?lnx?y?z2,求div2(gradu)。

      解 div(gradu)???(?u)??u?12ln(x?y?z)222?u?x22??u?y222??u?z22。

      u?,2?u?x22?xx?y?z222222,2222?u?x22?x?y?z?x?2x(x?y?z)??x?y?z222(x?y?z)

      由對稱性 ?u?y22?x?y?z222222(x?y?z)2,?u?z22?x?y?z222222(x?y?z)2

      從而 div(gradu)?1x?y?z222

      例7 設(shè)a, b, c為常數(shù),F(xiàn)證明(u,v)有連續(xù)一階偏導(dǎo)數(shù)。

      證 x?ay?b,)?0上任一點切平面都通過某定點。z?cz?c11x?ay?b?,F(xiàn)y??F2??,F(xiàn)???F??Fx??F1???F?z1222z?cz?c(z?c)(z?c)F(則切平面方程為 F1??取1z?c(X?x)?F2??1z?c(Y?y)?1(z?c)2?F?(x?a)?F2?(y?b)?(z?y)?0

      x?a,Y?b,Z?c,則對任一的(x,y,z)點上式均滿足,即過任一點的切平面都過(a,b,c)點。

      。(x?az,y?bz)?0上任一點切平面都通過某定直線平行(F具有連續(xù)偏導(dǎo)數(shù))

      ?例8 設(shè)a,b為常數(shù),證明曲面F證

      ?Fx??F1?,F(xiàn)y??F2?,F(xiàn)z???aF1??bF2?,即n?(F1?,F2?,?aF1??bF2?),????取l?(a,b,1),則n?l?0,n?l,曲面平行l(wèi),取直線

      x?x0a??y?y0b?z?z01,則曲面上任一點的切平面都與上述直線平行。例9 求二元函數(shù)u5方向?qū)?shù)最大?這個最大的方向?qū)?shù)值是多少?u沿那個方向減少得最快,沿哪個方向u的值不變?

      解 ?x?xy?y22在點M(?1,1)沿方向n?1(2,1)的方向?qū)?shù),并指出u在該點沿哪個方向的gradu|(?1,1)?(2x?y,2y?x)|(?1,1)?(?3,3),u?M在點M(?1,1)沿n?方向的方向?qū)?shù)為

      ?u?n1?3?2??(gradu)?n|M?(?3,3)??,???5?5?5,方向?qū)?shù)取得最大值的方向為梯度方向,其最大值為為求使u變化的變化率為零的方向,令l

      ?gradu|M?32,u沿負(fù)梯度方向減少最快。

      ?(cos?,sin?),則,?u?l?u?lM?????(gradu|M)?l??3cos??3sin??32sin????4???4或?令?0,得??????4,故在點(?1,1)處沿???4和???4函數(shù)u得值不變化。

      例10 一條鯊魚在發(fā)現(xiàn)血腥味時,總是沿血腥味最濃的方向追尋。在海上進行試驗表明,如果血源在海平面上,建立坐標(biāo)系味:坐標(biāo)原點在血源處,xOy2坐標(biāo)面為海平面,Oz軸鉛直向下,則點(x,224y,z)處血源的濃度C(每百萬份水中所含血的份數(shù))的近似值C?e?(x?y?2z)/10。

      (1)求鯊魚從點?1,1,??1??(單位為海里)出發(fā)向血源前進的路線?2???的方程;

      (2)若鯊魚以40海里/小時的速度前進,鯊魚從?1,1,1??點出發(fā)需要用多少時間才能到達血源處? 2?解(1)鯊魚追蹤最強的血腥味,所以每一瞬時它都將按血液濃度變化最快,即C的梯度方向前進。由梯度的計算公式,得

      2224??C?C?C??4?(x?y?2z)/10?gradC??,?10e(?2x.?2y,?4z)????x?y?z?設(shè)曲線?的方程為x?x(t),y?y(t),z?z(t),則?的切線向量??(dx,dy,dz)必與gradC平行,從而有 dx?2x?dy?2y?dz?4z

      解初始值問題

      dy?dx???2y??2x?y|?1?x?1dz?dx????2x?4z??z|?1x?1?2?

      y?x

      解初始值問題

      z?12x2,所以所求曲線?的方程為

      x?x,y?x,z? 12(2)曲線?的長度 x2(0?x?1)s??101?y??z?dx?xx?ln(3?1)??22?10?x2?xdx???22x?2?ln(x?2?x?1)?

      ?0?3212ln2(海里)

      3?1)?1?。ln2?(小時)

      2?因此到達血源處所用的時間為T6.4 多元函數(shù)的極值

      1?3?ln(?40?2

      一、無條件極值 限于二元函數(shù)z?f(x,y)

      1. ??z?0???x?求駐點??z??0???y駐點P

      2. 于駐點P處計算A??z?x22,B??z?x?y2,C??z?y22。B2?AC?0是極值點,A?0可取得極小值,A?0可取極大值。

      3. 條件極值:??minu?f(x,y,z)?S.t.?(x,y,z)?0,令

      L?f(x,y,z)???(x,y,z)求無條件極值。

      例1 求內(nèi)接于橢球面,且棱平行對稱軸的體積最大的長方體。

      解 設(shè)橢球面方程為 xa22?yb22?zc22?1,長方體于第一卦限上的點的坐標(biāo)為(x,y,z),則

      V?8xyz,s.t.xa 22?yb22?zc22?1,令

      2?xa222?x2?yz? L?8xyz??????1?a2b2c2?????8yz?LxL??8xz?y??8xy?Lz及?0?(1)?0?(2)?0?(3)2?yb2?zc22xa22?yb22?zc22?1

      由(1)(2)(3)得xa22?b3yb22?zc22?tc3,代入(3)得t?13,從而 x?a3,y?2,z2??2,此時V?8abc33?839abc。

      例2 求由方程2x?2y?z?8xz?z?8?0所確定的二元函數(shù)z?f(x,y)的極值。解

      方程兩邊對x,y求偏導(dǎo)數(shù)得:

      4x?2z?z?x?8z?8x?z?x??z?x?0

      ?(1)

      4y?2z?z?y?8x?z?y??z?y?0

      ?(2)

      ?4x?8z?016和原方程聯(lián)立得駐點(?2,0),(,0)?0,得??x74y?0?y?方程(1)對x,y再求偏導(dǎo),方程(2)對y求偏導(dǎo) 令?z?0,?z。

      ?z?z?z?z?z??z?4?2??8?8?8x??0 ??2z222?x?x?x?x?x?x??2?z?z?y?x?2z22222?(3)

      ?z?x?y2?82?z?y?8x2?z?x?y22??z?x?y2?0

      ?(4)

      ??z??z?z?z?

      4?2??2z?8x??0

      222??y??y?y?y??將駐點(?2,0)代入(此時z?1)

      ?(5)

      4?2A?16A?A?0

      A?C?415415

      2B?16B?B?0

      B?0

      24?2C?16C?C?0

      B?AC?0,z?1是極小值(因A>0)

      將駐點?8?(4)(5)(此時z??,0?代入(3)

      7?7??16),同上過程有

      A?? 415,B?0,C??415,2B?AC?0,A?0,z??87是極大值。

      習(xí)題: 1 設(shè)u?F(x,y,z)在條件?(x,y,z)?0和?(x,y,z)?0限制下,在P0(x0,y0,z0)處取得極值m??Fx???1??Lx??2???0xx

      。證明F(x,y,z)?m,?(x,y,z)?0,?(x,y,z)?0在P0點法線共面。

      正:L ?F(x,y,z)?m??1???2?L??Fy???1????2???0yyy

      ??Fz???1??Lz??2???0 zzFx???x??y??z??x???0y??zx?y?z?5r2222由于(1,?1,?2)?0,從而原方程有非零解,及系數(shù)矩陣為0Fy?Fz?,即三法向量共面。

      2. 設(shè)f(x,y,z)?lnx?lny?3lnz。點

      3(x,y,z)在第一卦限球面

      3上,①求f(x,y,z)的最大值。②證明 對任意正數(shù)a,b,c成立abc

      ?a?b?c??27??5??。

      習(xí)題課

      y?e?例1 設(shè)f(x?y,lnx)??1?,求f(x,y)?yxxeln(x)??解 令x?y?u,lnx?v。

      y?e?f(u,v)?f(x?y,lnx)??1??yxx?eln(x)?

      xx??x?yxueveu2v?ex?yxlnx?(x?y)ee2lnxx?ylnx

      所以

      f(x,y)?xeyex2y.例2 討論limxyx?y是否存在.x?0y?0 解

      當(dāng)點 P(x,y)沿直線y?kx趨向(0,0)時,limxyx?y2y?kxx?0?limx?kxx?kxx?0?limkx1?kx?0?0

      (k??1),當(dāng)點P(x,y)沿直線y?x?xlim2xyx?y趨向(0,0)時,y?x?xx?0?lim2x(x?x)x?(x?x)22?lim(x?1)1y?x?xx?0x?0??1,所以limxyx?y不存在.x?0y?0 例3 ?22?(x?y)sinz?f(x,y)????0在(0,0)處是否連續(xù)?

      1x?y22(x?y?0),22(x?y?0),22(1)(2)(3)(4)fx(0,0),fy(0,0)是否存在?

      偏導(dǎo)數(shù)fx(x,y),fy(x,y)在(0,0)處是否連續(xù)?

      f(x,y)在(0,0)處是否可微?

      f(x,y)在(0,0)處是否連續(xù),只要看limf(x,y)=f(0,0)是否成立.因為

      x?0y?0解

      (1)函數(shù) limf(x,y)?lim(x?y)sinx?0y?0221x?y22

      x?0y?0

      ?lim?sin??021??0?f(0,0).所以

      f(x,y)在(0,0)處連續(xù).(2)如同一元函數(shù)一樣,分段函數(shù)在分界點處的偏導(dǎo)數(shù)應(yīng)按定義來求.因為

      (?x)sin?x?021(?x)?x1(?x)22?0 limf(?x,0)?f(0,0)?x?lim?x?0?lim?xsin?x?0?0,所以

      (3)fx(0,0)?0,類似地可求得fy(0,0)?0.當(dāng)(x,y)?(0,0)時

      fx(x,y)?2xsin

      1x?y1x?y2222?(x?y)cosxx?y22221x?y22?1????2?22x?x2?y23?????

      ?2xsin?cos1x?y2.因為 ?limfx(x,y)?lim?2xsinx?0x?0?y?0y?0?1x?y22?xx?y22cos??不存在.22x?y??1所以 fx(x,y)在(0,0)處不連續(xù)。同理fy(x,y)在(0,0)處也不連續(xù)

      (4)由于由fx(x,y),fy(x,y)在(0,0)處不連續(xù),所以只能按定義判別f(x,y)在(0,0)處是否可微.fx(0,0)?0,fy(0,0)?0,故

      ?x?0?y?0lim?z?[fx(0,0)?x?fy(0,0)?y](?x)?(?y)222

      [(?x)?(?y)]sin?lim?x?0?y?02221(?x)?(?y)22?0(?x)?(?y)(?x)?(?y)sin122 ?lim1(?x)?(?y)22

      ?x?0?y?0?lim?sin?x?0?y?0??0由全微分定義知f(x,y)在(0,0)處可微,且df(0,0)?0.?f(x,y,z),z?g(x,y),y?h(x,t),t 例4 設(shè)u??(x),求

      dudx.解

      對于復(fù)合函數(shù)求導(dǎo)來說,最主要的是搞清變量之間的關(guān)系.哪些是自變量,哪些是中間變量,可借助于“樹圖”來分析.圖9-1 由上圖可見,u最終是x的函數(shù),y,z,t都是中間變量.所以

      dudx???f?x?f?x???f??h?hd???f??g?g??h?hd??????????y??x?tdx??z??x?y??x?tdx?f?h?y?x??f?hd??y?tdx??f?g?z?x??f?g?h?z?y?x???????.?f?g?hd??z?y?tdx 從最后結(jié)論可以看出:若對x求導(dǎo)數(shù)(或求偏導(dǎo)數(shù)),有幾條線通到”樹梢”上的x,結(jié)果中就應(yīng)有幾項,而每一項又都是一條線上的函數(shù)對變量的導(dǎo)數(shù)或偏導(dǎo)數(shù)的乘積.簡言之,按線相乘,分線相加 例5 z?1?2x??f?x???y??1f2,f 可導(dǎo),求zx.解 zx???1???f???2x???.y??

      例6 已知y?ety?x,而t是由方程y?t?x?1確定的x,y的函數(shù),求

      ty222dydx.解

      將兩個方程對x求導(dǎo)數(shù),得

      y??e(t?y?y?t)?12yy??2tt??2x?0

      解方程可得

      2dydx?t?xye2ty2tyt?(y?t)e.例7 求曲面x?2y?3z?21平行于平面x?4y?6z?0的切平面方程.解

      曲面在點(x,y,z)的法向量為 n =(Fx,Fy,Fz)?(2x,4y,6z),2x14y42已知平面的法向量為n1=(1,4,6),因為切平面與已知平面平行,所以n//n1,從而有

      ??6z6(1)

      又因為點在曲面上,應(yīng)滿足曲面方程

      x?2y?3z?212

      (2)

      由(1)、(2)解得切點為(1,2,2)及(?1,?2,?2), 所求切平面方程為:

      或(x?1)?4(y?2)?6(z?2)?0(x?1)?4(y?2)?6(z?2)?012,1,1)。

      這里特別要指出的是不要將n//n1不經(jīng)意的寫成n=n1,從而得出切點為(例8 在橢球面2x222的錯誤結(jié)論.222?2y?z?1上求一點,使函數(shù)f(x,y,z)?x?y?zel在該點沿l=(1,–1,0)方向的方向?qū)?shù)最大.1?1???,?,0?,2??2所以 ?f?l ??f?x?12??f?y12??f?z2?0

      2(x?y)2(x?y)在條件2x由題意,要考查函數(shù)

      ?2y?z?1下的最大值,為此構(gòu)造拉格朗日函數(shù)

      222F(x,y,z)?2(x?y)??(2x?2y?z?1),14

      ?Fx?2?4?x?0,??Fy??2?4?y?0, ??Fz?2?z?0,?222?2x?2y?z?1.解得可能取極值的點為 1??1,?,0? ?2??2 及

      ?11???,0?.?22??2,因為所要求的最大值一定存在,比較

      ?f?l1??1?,?,0?22???f?l?11???,0??22?2??2知??1?2,?1?,0?2?為所求的點.例9 求函數(shù)z?x?y222在圓(x2?2)?(y?22)?9上的最大值與最小值.?0,zy?0,解得點(0,0).顯然z(0,0)=0為最小值.解

      先求函數(shù)z再求z2?x?y2在圓內(nèi)的可能極值點.為此令zx?x?y在圓上的最大、最小值.為此做拉格朗日函數(shù)

      22F(x,y)?x?y??[(x?2)?(y?22)?9],2?Fx?2x?2?(x?2)?0,???Fy?2y?2?(y?2)?0,?22(x?2)?(y?2)?9.??,代入(3)解得

      (1)(2)(3)由(1)、(2)可知x?y x?y?522,和

      x?y??22,?5252z?,?22????25???22???1.z??,??22???2)?(y?2?5252,?22?為z?25,最小值為z?0.比較z(0,0)、z?

      ??22??、z???三值可知:在(x?,??22????2)?92上,最大值

      第四篇:多元函數(shù)的微分學(xué)內(nèi)容小結(jié)(本站推薦)

      第二章 多元函數(shù)的微分學(xué)內(nèi)容小結(jié)

      多元函數(shù)微分學(xué)是一元函數(shù)微分學(xué)的推廣和發(fā)展,兩者的處理方法有很多相似之處.由于

      自變量個數(shù)的增加,多元函數(shù)的微分學(xué)又產(chǎn)生了很多新內(nèi)容,如偏導(dǎo)數(shù)、全微分、方向?qū)?shù)、條

      件極值等.本章以二元函數(shù)為主講述有關(guān)內(nèi)容.

      一、多元函數(shù)的定義、極限、連續(xù)及其性質(zhì)

      二、偏導(dǎo)數(shù)與全微分

      3.全微分 三、二元函數(shù)的極值

      四、多元微分學(xué)的幾何應(yīng)用

      五、方向?qū)?shù)與梯度

      第五篇:數(shù)學(xué)分析教案 (華東師大版)第十六章多元函數(shù)的極限與連續(xù)

      《數(shù)學(xué)分析》教案

      第十六章 多元函數(shù)的極限與連續(xù)

      教學(xué)目的:1.明確認(rèn)識多元函數(shù)與一元函數(shù)的相同和不同之處,進而掌握多元函數(shù)研究問題的手法與特點;2.明確研究多元函數(shù)的目的及多元函數(shù)的用途。教學(xué)重點難點:本章的重點是平面點集的有關(guān)概念與二元函數(shù)的連續(xù)性;難點是二元函數(shù)極限的討論。教學(xué)時數(shù):16學(xué)時

      § 1平面點集與多元函數(shù)

      一.平面點集:平面點集的表示:1.常見平面點集:

      ⑴ 全平面和半平面 : , , ,滿足的條件}.余集

      .等.⑵ 矩形域: , }.⑶ 圓域: 開圓 , 閉圓 , 圓環(huán).圓的個部分.極坐標(biāo)表示, 特別是

      和.型域..⑷ 角域: ⑸ 簡單域:

      型域和

      2.鄰域: 圓鄰域和方鄰域,圓鄰域內(nèi)有方鄰域,方鄰域內(nèi)有圓鄰域.空心鄰域和實心鄰域 , 空心方鄰域與集

      : 兩點的距離

      .《數(shù)學(xué)分析》教案

      (或),..三.點列的極限: 設(shè) 定義 的定義(用鄰域語言).例4

      為點集., ,.例

      5設(shè) 的一個聚點.則存在

      中的點列 , 使

      四.中的完備性定理:

      1.Cauchy收斂準(zhǔn)則:

      先證{

      }為Cauchy列

      均為Cauchy列.2.閉集套定理: P116.3.聚點原理: 列緊性 , Weierstrass聚點原理.4.有限復(fù)蓋定理: 五.二元函數(shù):

      1.二元函數(shù)的定義、記法、圖象:

      2.定義域:

      例6

      求定義域:

      ⅰ>

      ;ⅱ>

      .《數(shù)學(xué)分析》教案

      例3

      證明.(用極坐標(biāo)變換)P94例2.2.相對極限及方向極限:

      相對極限

      和方向極限的定義.3.全面極限與相對極限的關(guān)系:

      Th 1 ,對D的每一個子集E ,只要點

      是E的聚點 , 就有.推論1 設(shè) 則極限也不存在.,是 的聚點.若極限

      不存在 , 推論2 設(shè) , , 但

      是 的聚點.若存在極限, 則極限不存在.對D內(nèi)任一點列,但

      推論3 極限,數(shù)列

      通常為證明極限

      收斂.存在,不存在, 可證明沿某個方向的極限不存在 , 或證明沿某兩個方向的極限不相等, 或證明方向極限與方向有關(guān).但應(yīng)注意 , 沿任何方向的極限存在且相等

      全面極限存在(以下例5).的兩個累次極限.《數(shù)學(xué)分析》教案

      2.全面極限與累次極限的關(guān)系:

      ⑴ 兩個累次極限存在時, 可以不相等.(例9)

      ⑵ 兩個累次極限中的一個存在時, 另一個可以不存在.例如函數(shù)

      在點 的情況.⑶ 全面極限存在時, 兩個累次極限可以不存在.例如例8中的函數(shù),全面極限存在 , 但兩個累次極限均不存在.⑷ 兩個累次極限存在(甚至相等)

      全面極限存在.(參閱例7).綜上 , 全面極限、兩個累次極限三者的存在性彼此沒有關(guān)系.但有以下確定關(guān)系.Th 2 若全面極限

      和累次極限

      (或另一次序)都存在 , 則必相等.(證)P98.推論1 全面極限和兩個累次極限三者都存在時 , 三者相等.系1給出了累次極限次序可換的一個充分條件.推論2 兩個累次極限存在但不相等時 , 全面極限不存在.但兩個累次極限中一個存在 , 另一個不存在

      全面極限不存在.§ 3 二元函數(shù)的連續(xù)性

      一. 二元函數(shù)的連續(xù)(相對連續(xù))概念:由一元函數(shù)連續(xù)概念引入.1.連續(xù)的定義:

      《數(shù)學(xué)分析》教案

      2.一致連續(xù)性.(證)3.介值性與零點定理.(證)

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