微积分的本质(六):多元微积分入门 |
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例1.表达式 S S S表示一个圆心在原点,半径为5的圆,其隐函数如下: S ( x , y ) = x 2 + y 2 = 25 S(x,y)=x^2+y^2 = 25 S(x,y)=x2+y2=25 对表达式
S
S
S求导,要考虑
S
S
S的两个变量
x
,
y
x,y
x,y同时发生的变化,既有
x
x
x的微小变化量
d
x
dx
dx,也有
y
y
y的微小变化量
d
y
dy
dy。无论这个变化是否在某个圆上,都会在
x
y
xy
xy平面上往某种方向移动了微小的一步。 重点在于,当把每一次移动都落在圆上的时候,就相当于维持 S S S的值不变,则 S S S的变化量 d S dS dS就应该为0(严格意义上来讲,这样约束会使得每一步落在圆的一条切线上,但迈的步子足够小的话,可以近似等同于落在圆上)。 例2.已知的 f ( x ) = e x f(x)=e^x f(x)=ex的导函数为其本身,即 d ( e x ) d x = e x \frac{d(e^x)}{dx}=e^x dxd(ex)=ex,求其反函数 f ( x ) = ln ( x ) f(x)=\ln(x) f(x)=ln(x)的导函数 将
ln
(
x
)
\ln(x)
ln(x)的图像想象成一个隐函数曲线,该曲线表示
x
y
xy
xy平面上满足等式
y
=
ln
(
x
)
y=\ln(x)
y=ln(x)的所有点
(
x
,
y
)
(x,y)
(x,y)的集合。 函数图像的切线的斜率 d y d x \frac{dy}{dx} dxdy就是 ln ( x ) \ln(x) ln(x)的导函数。 其中, y = ln ( x ) y=\ln(x) y=ln(x) 等价于 e y = x e^y=x ey=x 对等式两边同时求导有 e y d y = d x e^ydy=dx eydy=dx 几何意义:从图像上移动微小的一步 ( d x , d y ) (dx,dy) (dx,dy),对等式的两边有什么影响。要让这一步依然落在曲线上,等式左边的变化量 e y d y e^ydy eydy 必须等于等式右边的变化量 d x dx dx。 则 ln ( x ) \ln(x) ln(x)的导函数为 d y d x = 1 e y = 1 x \frac{dy}{dx}=\frac{1}{e^y}=\frac{1}{x} dxdy=ey1=x1 从本例子可以看出,隐函数求导的一个作用是可以利用从已有的导函数,推导出别的函数的导函数。 |
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