理论教育 隐函数微分法优化:如何求隐函数的导数

隐函数微分法优化:如何求隐函数的导数

时间:2023-05-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:在一元函数微分学中,我们已经提出了隐函数的概念,并且指出了由二元方程F(x,y)=0所确定的一元隐函数y=f(x)的求导法则,现在利用偏导数概念深入讨论这一问题,给出隐函数存在定理及隐函数求导公式.定理5(隐函数存在定理)设函数F(x,y)在点P0(x0,y0)的某一邻域内具有连续偏导数,且F(x,y)=0,Fy(x0,y0)≠0,则由方程F(x,y)=0在点(x0,y0)的某一邻域内能唯一的确

隐函数微分法优化:如何求隐函数的导数

在一元函数微分学中,我们已经提出了隐函数的概念,并且指出了由二元方程F(x,y)=0所确定的一元隐函数y=f(x)的求导法则,现在利用偏导数概念深入讨论这一问题,给出隐函数存在定理及隐函数求导公式.

定理5(隐函数存在定理) 设函数F(x,y)在点P0(x0,y0)的某一邻域内具有连续偏导数,且F(x,y)=0,Fy(x0,y0)≠0,则由方程F(x,y)=0在点(x0,y0)的某一邻域内能唯一的确定一个具有连续导数的函数y=f(x),它满足条件y0=f(x0),并有

式(7.9)就是隐函数的求导公式.

上述定理的证明从略,仅推导式(7.9).

将方程F(x,y)=0所确定的函数y=f(x),代回到方程中,便得到恒等式

方程两端分别对x求导数,由复合函数求导法则求导得到

由于Fy连续,且Fy(x0,y0)≠0,所以在点(x0,y0)的某个邻域内Fy≠0,于是得

例6 求由方程ex+cosxy-y2=0所确定的隐函数y=f(x)的导数.

解 设F(x,y)=ex+cosxy-y2,则

隐函数的求导方法还可以推广到多元函数.

若一个三元方程F(x,y,z)=0确定一个二元隐函数z=f(x,y),代入方程,得

应用链式法则,将上式两端分别对x,y求偏导,可得(www.daowen.com)

从而在Fz≠0处有

习题 7.5

1.求下列函数的全导数.

(1)z=arctan(xy),y=ex

(2)z=xy,x=et,y=sint.

2.求下列函数对各自变量的一阶偏导数.

(1)z=u2+v2,u=x+y,v=x-y;

(2)z=euv,u=lnxy,v=arctan

(3)z=y+f(u),u=x2-y2.

3.设z=f(x2-y2,exy),其中f具有连续偏导数,求

4.求下列方程所确定的隐函数的导数或偏导数.

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