§8.4全微分及其应用 本节研究二元函数在两个自变量都有微小变化时, 函数改变量的变化情况 一全微分的概念 如图所示的矩形长和宽为x和y 则其面积为S=xy,是x和v的 函数若边长x和y分别取得微小 改变量△x和△y,则面积S也相应有一个改变量 △S-(x+△x)(y+△y)-xy=y△x+xAy+△x△y 而△x△y(当Ax0,△y>0时)是比p=√△x)2+(Ay)2 较高阶的无穷小量,故可将它略去,而用Ax、△y的线性
1 函数改变量的变化情况. x∆y x y y∆x ∆x∆y 则其面积为S=xy，是x和y的二 ∆S=(x+∆x)(y+∆y)−xy=y∙∆x+x∙∆y+∆x∙∆y 一.全微分的概念 §8.4 全微分及其应用 本节研究二元函数在两个自变量都有微小变化时， 如图所示的矩形长和宽为x和y, 函数.若边长x和y分别取得微小 改变量∆x和∆y，则面积S也相应有一个改变量 而∆x∙∆y 2 2 = + ( ) ( ) x y 较高阶的无穷小量,故可将它略去, (当∆x→0, ∆y→0时)是比 而用∆x 、 ∆y的线性
部分y△x+x△y近似表示△S,类似于一元函数的微分, 也称它为S的全微分 定义8若函数=(xy)在点(xy)处的全增量 △z=f(x+△xy+△y)-f(x2y) 可表示为△z=A△x+BAy+o(p) 其中A、B与△x、△无关,O(O)是比p=V(△x)2+(4y) 较高阶的无穷小量,则称Δ的线性主部Ax+By是 函数z=f(xy)在点(x3y)处的全微分,记作d,即 dz=A△x+B 此时又称函数z=f(x3y)在(xy)处可微
2 定义8 若函数z=ƒ(x,y)在点(x,y)处的全增量 ∆z=ƒ(x+∆x,y+∆y)−ƒ(x,y) 可表示为 ∆z=A∆x+B∆y+o(ρ) 其中A 、 B与∆x 、 ∆y无关,o(ρ)是比 2 2 = + ( ) ( ) x y 较高阶的无穷小量，则称∆z的线性主部A∆x+B∆y是 函数z=ƒ(x,y)在点(x,y)处的全微分，记作dz,即 dz=A∆x+B∆y 此时又称函数z=ƒ(x,y)在(x,y)处可微. 部分y∙∆x+x∙∆y近似表示∆S，类似于一元函数的微分， 也称它为S的全微分
江=f(x)在区域D上每一点都可微则此时又称f在区域 D上可微 定理2若函数=f(xy)在点(x)处可微,则函数=f(xy)在 (xy)处必连续 证因z=f(xy)在点(xy)处可微,则当 x)2+(△y)2→>0 时也有△=Ax+BAy+o()→0.从而可得 lim Az=limlf(x+Ax,y+Ay)-f(x,y]=0 →limf(x+Ax,y+△y)=f(x,y) 则函数z=f(xy)在(xy)处连续
3 定理2 若函数z=ƒ(x,y)在点(x,y)处可微，则函数z=ƒ(x,y)在 ∆z=A∆x+B∆y+o(ρ) →0. 2 2 = + → ( ) ( ) 0 x y 0 0 lim x y z → → = 0 0 lim[ ( , ) ( , )] 0 x y f x x y y f x y → → + + − = 0 0 lim ( , ) ( , ). x y f x x y y f x y → → + + = 则函数z=ƒ(x,y)在(x,y)处连续. 若z=ƒ(x,y)在区域D上每一点都可微,则此时又称ƒ在区域 D上可微. (x,y)处必连续. 证 因z=ƒ(x,y)在点(x,y)处可微，则当 时,也有 从而可得
定理3若函数z=f(xy)在点(x3y)处可微,则函数=f(xy) 在(x,y)处的偏导数必存在,且其全微分为 dz=f(x, y)Ax+f(x,y)Ay 证因=f(xy)在点(xy)处可微, 则对点(x3y)的某个邻域内的任意一点(x+△xy+△y)均有 △z=A△x+BAy+O(p) 特别地,当Δy=0时即为 f(x+△xy+△y)-f(xy)=A△x+o(|△x|) →/nf(x+Ny)-f(xy)=A分(xy)=A △x 同理,令Ax=0,可得f"(x,y)=B →在=f(x,y)Ax+fy(x,y)Ay
4 定理3 若函数z=ƒ(x,y)在点(x,y)处可微，则函数z=ƒ(x,y) ( , ) ( , ) x y dz f x y x f x y y = + 则对点(x,y)的某个邻域内的任意一点(x+ ∆x,y+∆y),均有 特别地，当∆y=0时即为 0 ( , ) ( , ) lim x f x x y f x y A → x + − = ( , ) x = f x y A , 0, ( , ) . y 同理 令 可得 = = x f x y B ( , ) ( , ) . x y = + dz f x y x f x y y 在(x,y)处的偏导数必存在，且其全微分为 证 因z=ƒ(x,y)在点(x,y)处可微， ∆z=A∆x+B∆y+o(ρ) ƒ(x+∆x,y+∆y)−ƒ(x,y)=A∆x+o(∣∆x∣)
注3对于二元函数z=f(xy),若它的偏导数都存在,但 f(x,y)Ax+∫”(x,y)Ay也不一定是f(xy)的全微分 因此时并不能保证△-[f(x,y)Ax+fy(x,y)Ay]是P的高 阶无穷小 重要结论:函数二=f(xy)的各偏导数存在仅是全微分 存在的必要条件,而非充分条件如例14已证明 2xy 0 0 0 的偏导数/(0.0)=0,f,(0.0)=0(都存在) 但可验证f(x,y)在点(0,0)处不可微
5 ( , ) ( , ) 也不一定是ƒ(x,y)的全微分. x y f x y x f x y y + [ ( , ) ( , ) ] x y − + z f x y x f x y y 是ρ的高 重要结论：函数z=ƒ(x,y)的各偏导数存在,仅是全微分 2 2 2 2 2 2 2 0 ( ) 0 0 xy x y f x, y x y x y + = + + = 但可验证 在点 处不可微 f x y ( , ) (0,0) . (0,0) 0 (0,0) 0( ); x y 的偏导数 ， 都存在 f f = = 注3 对于二元函数z=ƒ(x,y),若它的偏导数都存在,但 因此时并不能保证 阶无穷小. 存在的必要条件,而非充分条件.如例14已证明