张瑞
中国科学技术大学数学科学学院
rui [at] ustc [dot] edu [dot] cn |
类似单变量函数的链式法则。
设为中的区域,,为两个映射。若,则存在复合映射,
记,,则
定理 1.
设函数如前所述,则
|
证明:
例 1. (例6.3.3) 计算:
(1) 设,求
(2) 设,求
例 2. 可微函数通过极坐标变换
可以看作的函数,证明:
同样,对二元函数,无论是自变量,还是中间变量,都有
若有,则的微分
对于,有微分
若有,则
由一阶微分的形式不变性,可以得到
定理 2.
设为可微的二元函数,则
(1)
(2)
(3)
证明与1维的情形类似。
例 3. (例6.3.6) 设,
,,求复合函数的全微分
例 4. 设,求
例 5. 设,求
定理 3. (微分中值定理)
设在区域中可微。若连接和的线段包含在中,则存在,使得
若记,则二元函数的中值定理可以写成
反复运用复合函数求导的链式法则
例 6. (例6.3.4) 求复合函数的三个二阶偏导数。
例 7. (例6.3.5) 具有二阶连续偏导数, 证明:函数满足波动方程方程
Laplace方程是指
满足这个方程的解称为调和函数。
例 8. (例6.3.1) 证明:函数满足Laplace方程
例 9. 满足Laplace方程
若为上的元函数,
为上的向量值函数,
则对,有
写成矩阵的形式,
设分别为中的区域,
为两个映射。若,则存在复合映射
,
类似可得
写成矩阵形式,为
即有
注. 与单变量复合函数的链式法则是一致的
若, ,则有
类比一维, ,则
例 10. (高阶微分) 设,求,
例 11. 设在整个平面上有连续的二阶偏导数,且。 已知, ,试求