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隐函数求导的原则

2023-03-06 21:36 作者:我爱计算机科学  | 我要投稿

对于隐函数来说:

一个二元隐函数我们可以把它想象为xoy平面的一条曲线,其中的x,y代表两条坐标轴,因此x,y是相互独立的变量,互相之间不存在任何函数关系。

比如圆的方程

x²+y²=1写成隐函数的形式:

x²+y²-1=0,即

F(x,y)=x²+y²-1=0

我们要注意的是,隐函数方程的右边是0,这样的方程表示的意思就是,x,y都只是平面上的两个坐标轴,互相之间不存在任何函数关系。当对x求导Fx的时候,y一定要看作常数,反之亦然。所以Fx=2,Fy=2y。这里的Fx和Fy表示的是通过隐函数F对x,y求偏导。

当我们认为隐函数F(x,y)确定了某个函数关系y=f(x)的时候,就有:

要注意到dy/dx与Fx的区别,前者是认为y是x的函数,然后y对x求导;后者是隐函数F(x,y)对x求导,x,y互相之间不存在任何函数关系,两者不可混肴。

三维空间:

对于球面方程也一样:

F(x,y,z)=x²+y²+z²-1=0

所以对隐函数F求偏导以后,Fx=2x,Fy=2y,Fz=2z。

当我们认为隐函数F确定了函数z=f(x,y)之后,再求偏导数:

对于函数z=f(x,y),x,y之间还是两个坐标轴,相互之间没有函数关系。

图1

上图又该如何理解呢?怎么F(x,y,z)中的z又变成了x,y的函数了呢?

这是因为上图中我们的目的是要求出

但这并不妨碍Fx,Fy,Fz的结果还是Fx=2x,Fy=2y,Fz=2z。也就是说,图1中把z看成x,y的函数,并且方程两边对x求偏导的方法,只是得出了z对x的偏导数,而在这个过程中并没有破坏隐函数的求导法则。方程右边0对x求导当然是0。

总之,当对隐函数求导的时候,必须把其它变量当常数看待,才能得出正确的Fx,Fy,Fz等。


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