Пусть f(x1,x2,⋯,xn) – функция n переменных (в стандартных курсах рассматриваются функции
двух f(x,y) или трех f(x,y,z) переменных).
Частной производной функции f(x1,x2,⋯,xn) по аргументу xk называется предел
∂f∂xk=limε→0f(x1,⋯,xk+ε,⋯,xn)−f(x1,⋯,xk,⋯,xn)ε,
если он существует.
Говоря проще, частная производная по аргументу xk вычисляется как обычная производная, при этом все остальные аргументы x1,⋯,xk−1,xk+1,⋯,xn считаются константами.
Для частной производной также используются обозначения fxk′ и даже fxk.
Производная
∂2f∂xk2=∂∂xk(∂f∂xk)
называется повторной, а производная
∂2f∂xk∂xi=∂∂xk(∂f∂xi)
i≠k
называется смешанной.
Смешанная производная не зависит от порядка:
∂2f∂xk∂xi=∂2f∂xi∂xk.
Пример 1
Найти частные производные функции
f(x,y)=x2siny−cos3xy.
Дифференцируем функцию по аргументу x считая, что y – константа:
∂f∂x=∂∂x(x2siny−cos3xy)=2xsiny+3ysin3xy.
Дифференцируем функцию по аргументу y считая, что x – константа:
∂f∂y=∂∂y(x2siny−cos3xy)=x2cosy+3xsin3xy.
Пример 2
Найти повторные и смешанные производные функции
u(x,y,z)=xyz+z3+y2+x.
Первые производные:
ux=∂∂x(xyz+z3+y2+x)=yz+1,
uy=∂∂y(xyz+z3+y2+x)=xz+2y,
uz=∂∂z(xyz+z3+y2+x)=xy+3z2.
Повторные производные:
uxx=∂ux∂x=∂∂x(yz+1)=0,
uyy=∂uy∂y=∂∂y(xz+2y)=2,
uzz=∂uz∂z=∂∂z(xy+3z2)=6z.
Смешанные производные:
uxy=∂uy∂x=∂∂x(xz+2y)=z,
uyz=∂uz∂y=∂∂y(xy+3z2)=x,
uzx=∂ux∂z=∂∂z(yz+1)=y.
Здесь использованы обозначения
ux=∂u∂x,
uyy=∂2u∂y2,
uzx=∂2u∂z∂x и т.д.
для частных производных.
Не знаете, сколько стоит статья по математике на заказ? Обратитесь к нашим экспертам!
Комментарии