多元函数微分学
多元极限要求所有路径得到同一结果。路径法只能否定极限,证明存在需要统一估计;可微是比各偏导存在更强的线性逼近条件。
完成后应能
- 用路径反例或统一放缩判断二元极限
- 正确展开复合函数和隐函数的偏导
- 用梯度与拉格朗日乘子解决方向导数和条件极值
直觉
直觉与对象
可微意味着函数增量可由一个线性函数统一逼近,而偏导只观察坐标轴方向。梯度是增长最快方向的向量,也给出等值面的法向。
推导
解题主线
否定极限时选两条路径给出不同值;证明极限时令 并统一估计。复合求导先画变量依赖图;拉格朗日法联立 并检查约束边界和退化点。
定义
公式、条件与边界
可微定义:
适用条件:在目标点存在统一线性主部。
边界检查:偏导存在不能替代余项 检查。
方向导数:
适用条件:f 可微且 为单位向量。
边界检查:非单位方向向量要先归一化。
拉格朗日条件:
适用条件:约束光滑且 。
边界检查:还需比较所有候选值。
易错边界
易错边界
所有方向导数存在仍可能不可微;混合偏导相等通常需要二阶偏导在邻域连续等条件;拉格朗日乘子给出候选点,不自动给出全局最值。
小结
本章掌握标准
- 用路径反例或统一放缩判断二元极限
- 正确展开复合函数和隐函数的偏导
- 用梯度与拉格朗日乘子解决方向导数和条件极值
公式与边界
可微定义
- 适用条件
- 在目标点存在统一线性主部
- 边界提醒
- 偏导存在不能替代余项 检查
方向导数
- 适用条件
- f 可微且 为单位向量
- 边界提醒
- 非单位方向向量要先归一化
拉格朗日条件
- 适用条件
- 约束光滑且
- 边界提醒
- 还需比较所有候选值