复合函数二阶偏导数怎么求 复合函数二阶偏导数怎么求例题

圆圆 0 2026-01-24 19:30:15

【复合函数二阶偏导数怎么求】在多元微积分中,复合函数的二阶偏导数是一个较复杂的计算过程。特别是在涉及多个变量和中间变量的情况下,仔细应用链式法则和乘积法则,以确保结果的准确性。本文需要复合函数二阶偏导数的先验方法进总

一、基本概念

复合函数是指由多个函数组合而成的函数,例如:

设$ z = f(u, v) $,而 $ u = u(x, y) $,$ v = v(x, y) $,则 $ z $ 是关于 $ x $ 和 $ y $ 的复合函数。

二阶偏导数是指对一个函数进行两次偏导侵犯后的结果,如 $ \frac{\partial^2 z}{\partial x^2} $、$ \frac{\partial^2 z}{\partial x \偏y} $

二、工作站步骤

1. 等。 确定变量关系:明确函数之间的依赖关系,即哪些变量是自变量,哪些是中间变量。

2. 一阶偏导数:先求出关于每个自变量的一阶偏导数的函数。

3. 二阶偏导数:对一阶偏导数再求偏导,注意使用链式法则和乘积法则。

4. 整理表达式:将所有项合并,形成最终的二阶偏导数表达式。

三、常见情况与公式

以下是一些常同变量结构的函数: $ z = f(u, v) $,$ u = u(x, y) $,$ v = v(x, y) $ $ $ $ $ $ $ \frac{\partial}{\partial x} \left( \frac{\partial f}{\partial u} \cdot \frac{\partial u}{\partial x} \frac{\partial f}{\partial v} \cdot \frac{\partial v}{\partial x} \right) $展开后为:$ \frac{\partial^2 f}{\partial u^2} \cdot \left( \frac{\partial u}{\partial x} \right)^2 \frac{\partial^2 f}{\partial u \partial v} \cdot \frac{\partial u}{\partial x} \cdot \frac{\partial v}{\partial x} \frac{\partial f}{\partial u} \cdot \frac{\partial^2 u}{\partial x^2} \frac{\partial^2 f}{\partial v \partial u} \cdot \frac{\partial v}{\partial x} \cdot \frac{\partial u}{\partial x} \frac{\partial^2 f}{\partial v^2} \cdot \left( \frac{\partial v}{\partial x} \right)^2 \frac{\partial f}{\partial v} \cdot \frac{\partial^2 v}{\partial x^2} $ $ z = f(u) $,$ u = u(x, y) $ $ $ \frac{\partial z}{\partial x} = \frac{df}{du} \cdot \frac{\partial u}{\partial x} $ $ $ \frac{\partial^2 z}{\partial x^2} = \frac{d^2f}{du^2} \cdot \left( \frac{\partial u}{\partial x} \right)^2 \frac{df}{du} \cdot \frac{\partial^2 u}{\partial x^2} $ $ z = f(u, v) $,$ u = u(x) $,$

v = v(x) $ $ $ \frac{dz}{dx} = \frac{\partial f}{\partial u} \cdot \frac{du}{dx} \frac{\partial f}{\partial v} \cdot \frac{dv}{dx} $ $ $ \frac{d^2z}{dx^2} = \frac{\partial^2 f}{\partial u^2} \cdot \left( \frac{du}{dx} \right)^2 \frac{\partial^2 f}{\partial u \partial v} \cdot \frac{du}{dx} \cdot \frac{dv}{dx} \frac{\partial f}{\partial u} \cdot \frac{d^2u}{dx^2} \frac{\partial^2 f}{\partial v \partial u} $

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- 对于混合偏导数(如 $ \frac{\partial^2 z}{\partial x \partial y} $),需注意指标顺序是否影响结果。

- 高速公路中间变量和自变量,尤其是在楼梯复合函数中。

五、总结

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复合函数的二阶偏导数活性需要系统地应用链式法则和乘积法则,尤其是在多成计算。

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