函数可微则这个函数一定连续,但连续不一定可微.多元函数可微则偏导数一定存在,可微比偏导数存在要求强而偏导数连续可以退出可微,但反推不行 。
若函数对x和y的偏导数在这点的某一邻域内都存在,且均在这点连续,则该函数在这点可微 。必要条件:若函数在某点可微,则函数在该点必连续,该函数在该点对x和y的偏导数必存在 。
设函数z=f(x,y)在点P0(x0,y0)的某邻域内有定义,对这个邻域中的点P(x,y)=(x0+△x,y0+△y),若函数f在P0点处的增量△z可表示为:
△z=f(x0+△x,y+△y)-f(x0,y0)=A△x+B△y+o(ρ),其中A,B是仅与P0有关的常数,ρ=〔(△x)^2+(△y)^2〕^0.5.o(ρ)是较ρ高阶无穷小量,即当ρ趋于零是o(ρ)/ρ趋于零.则称f在P0点可微 。
可微的充要条件是曲面z=f(x,y)在点P(x0,y0,f(x0,y0))存在不平行于z轴的切平面Π的充要条件是函数f在点P0(x0,y0)可微,这个切面的方程应为Z-z=A(X-x0)+B(Y-y0) 。
可微函数的图像在定义域内的每一点上必存在非垂直切线 。因此,可微函数的图像是相对光滑的,没有间断点、尖点或任何有垂直切线的点 。
一般来说,若X是函数?定义域上的一点,且?′(X)有定义,则称?在X点可微 。这就是说?的图像在(X,?(X))点有非垂直切线,且该点不是间断点、尖点 。
实践中运用的函数大多在所有点可微,或几乎处处可微 。但斯特凡·巴拿赫声称可微函数在所有函数构成的集合中却是少数 。这表示可微函数在连续函数中不具代表性 。
文章插图
一元函数连续为什么不一定可微?
举个反例就能说明问题,f(x)=|x|,在x=0处连续,但不可微 。
一元函数与多元函数连续,可导,可微之间的关系:
1、一元函数涉及的是两维曲线,多元函数涉及到的是至少是三维的曲面 。
一元函数的可导可微只要从左右两侧考虑;
多元函数的可导可微,必须从各个角度,各个方向,各个侧面,进行前后、
左右、上下、侧斜等等方向的左右两侧考虑 。
2、一元函数,只要曲线光滑--没有尖点、没有断点,切线垂直于x轴就行,
也就是不能斜率为无穷大;
多元函数的要求就是一方面曲面光滑--没有裂缝、没有皱褶 。同样没有垂直
于各个坐标的垂直切线 。
3、一元函数的求导,就是简单的沿着x轴考虑曲线变化率,考虑曲线的连续性、
可导性、凹凸性等等;
多元函数要考虑在某一个方向的特殊导数--方向导数 。方向导数取得最大值
的方向,就是梯度的方向,而它的反方向一定存在一个力,整体存在一个力
场 。例如温度增加得最快的方向,其反方向就是热流的方向;如电势增加得
最快的方向,反方向就是电场力的方向 。这样的例子举不胜举 。
4、一元函数的可导可微没有什么惊人区别,工程上的误差计算:
Δy
=
(dy/dx)Δx,
dy/dx
利用的是可导,
Δx,
Δy
运用的就是可微 。
无论是牛顿的近似计算,还是用麦克劳琳级数计算,还是用泰勒技术计算,
也都是运用的可导性与可微性 。
在多元函数中,就不一样了,u
=
f(x,y,z),
随便写出
du/dx,
du/dy,
dy/dz
都是错误的 。我们可以有三种写法:
【多元函数连续一定可微吗,一元函数连续为什么不一定可微?】du
=
(?u/?x)dx
+
(?u/?y)dy
+
(?u/?z)dz
du/dt
=
(?u/?x)dx/dt
+
(?u/?y)dy/dt
+
(?u/?z)dz/dt
grad
u
=
(?u/?x)i
+
(?u/?y)j
+
(?u/?z)k
(i,j,
k
是单位矢量)
5、一元函数可微就是可导,可导就可微;
多元函数可导就含糊了,沿100万个方向可偏导,只要一个方向不可偏导,
就不可微,只要可微,就表示沿各个方向可偏导;
多元函数,在任何方向的导数都是偏导 。没有全导的概念,只有偏导、偏
微、全微的概念 。如果讲全导,则是意指上面的du/dt的情况 。
6、在一元函数,我们可以计算极值点 。
在多元函数中,当然仍然有极值点的计算 。但是可能多出了一个极值面,
或极值曲线的概念 。例如,在引力场中,物体下滑时,沿什么样的曲线最
快?这就要涉及多元函数的张量问题 。
7、一元函数,通常是常微分的解;多元函数是偏微分的解 。
总而言之,言而总之,多元函数考虑的情况是三维以上的情况,考虑的因素多了许多,基本上仍然是一元微积分的应用 。本质上没有区别,只是在复杂程度上,麻烦了许多
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