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偏導數


偏導數定義為多元函式對其中一個變數求導時,將其他變數視為常數的導數。

 (partialf)/(partialx_m)=lim_(h->0)(f(x_1,...,x_m+h,...,x_n)-f(x_1,...,x_m,...,x_n))/h.
(1)

上述偏導數有時為了簡潔會表示為 f_(x_m)

偏導數也可以對多個變數求導,例如表示為

(partial^2f)/(partialx^2)=f_(xx)
(2)
(partial^2f)/(partialxpartialy)=f_(xy)
(3)
(partial^3f)/(partialx^2partialy)=f_(xxy).
(4)

涉及多個變數的偏導數被稱為混合偏導數

對於“良好”的二維函式 f(x,y) (即,對於 f, f_x, f_y, f_(xy), f_(yx) 存在且在鄰域 (a,b) 內連續的函式), 那麼

 f_(xy)(a,b)=f_(yx)(a,b).
(5)

更一般地,對於“良好”的函式,混合偏導數必然相等,與求導順序無關,因此下式成立

 f_(xxy)=f_(xyx)=f_(yxx).
(6)
PartialDerivative

如果混合偏導數的連續性要求被去除,則有可能構造出混合偏導數相等的函式。一個例子是函式

 f(x,y)={(xy(x^2-y^2))/(x^2+y^2)   for (x,y)!=(0,0); 0   for (x,y)=(0,0),
(7)

該函式具有 f_(xy)(0,0)=-1f_(yx)(0,0)=1 (Wagon 1991)。上方和 Fischer (1986) 描述了該函式。

Abramowitz 和 Stegun (1972) 給出了偏導數的有限差分形式。

用偏導數表示一個或多個量的微分方程稱為偏微分方程。偏微分方程在物理學和工程學中極其重要,並且通常難以求解。


另請參閱

Ablowitz-Ramani-Segur 猜想, 導數, 全微分, 混合偏導數, 猴鞍面, 多元微積分, 偏微分方程 在 課堂中探索這個主題

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參考文獻

Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). 數學函式手冊,包含公式、圖表和數學表格,第 9 版 New York: Dover, pp. 883-885, 1972.Fischer, G. (Ed.). Plate 121 in 大學和博物館藏品中的數學模型,圖冊 Braunschweig, Germany: Vieweg, p. 118, 1986.Thomas, G. B. and Finney, R. L. §16.8 in 微積分與解析幾何,第 9 版 Reading, MA: Addison-Wesley, 1996.Wagon, S. Mathematica 實踐 New York: W. H. Freeman, pp. 83-85, 1991.

在 中被引用

偏導數

引用為

Weisstein, Eric W. "偏導數。" 來自 網路資源。 https://mathworld.tw/PartialDerivative.html

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