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方向导数与偏导数的关系,有偏导数一定有方向导数吗

时间:2023-05-03 13:16:26 阅读:229403 作者:3068

全导数是多元函数中的一个概念。

我们知道一元函数的情况下,导数就是函数的变化率,从几何意义上看就是:

但是在多元的情况下比一元的复杂,下面我用二元函数来举例子(三元我也画不出来),比如这样一个曲面上的一点 :

在曲面上可以做无数条过 点的曲线(图上随便画了ctdm):

每根曲线都可能可以(也有作不出来的情况,你想想一元的时候也有作不出切线的情况)作一根切线,比如(随便挑了一根切线来画,都画出来太乱了):

最精简的回答已经完了,后面我就要讲一些细节了,主要阐述下面两个细节:

方向导数、偏导数是特殊的全导数

每一根切线都和一个全导数“相关”,这个“相关”是什么意思?难道不就是切线的斜率就是全导数吗?

顺便说一下,如果所有这些切线共面的话,那么这个平面就是切平面(全微分),可以参考我之前的回答如何直观理解全微分?。


1 参数方程

为了继续讲下去,我们需要了解下所需要的技术手段:参数方程。

参数方程的用处很多,下面讲解下我们需要了解的部分。

 

1.1 通过参数方程来描述所有的曲线

要描述所有这些曲线,我们就需要一些数学手段,这就是参数方程。

这根曲面上的曲线就是刚才说过的:

1.2 参数方程可以拍扁三维图像

从另外一个角度看,参数方程可以把三维的图像一巴掌拍扁:

2 全导数、偏导数、方向导数

讲完“所有曲线”之后,我们要来讲这些曲线的切线了,不同的曲线有不同的切线,也就有不同类型的导数。

 

2.1 全导数

 

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