Функция нескольких переменных и ее частные производные
Определение функции нескольких переменных
Если каждой паре (x, y) значений двух независимых друг от друга переменных x и y из некоторого множества D соответствует определённое значение величины z, то говорят, что z есть функция двух независимых переменных x и y, определённая на множестве D. Множество D называется областью определения функции z = z (x, y).
Обозначается: z = f (x, y) или z = z (x, y).
Пример.
.
Аналогично определяются функции трёх и более переменных.
Примеры.
– функция трёх переменных;
– функция n переменных.
Общее название: функции нескольких переменных (ФНП).
Частные производные ФНП
Ели одному из аргументов функции z = f (x, y) придать приращение, а другой аргумент не изменять, то функция получит частное приращение по одному из аргументов:
– это частное приращение функции z по аргументу x;
– это частное приращение функции z по аргументу у.
Частной производной функции нескольких переменных по одному из её аргументов называется предел отношения частного приращения функции по этому аргументу к соответствующему приращению аргумента при условии, что приращение аргумента стремится к нулю:
– это частная производная функции z по аргументу x;
– это частная производная функции z по аргументу у.
Чтобы вычислить частную производную ФНП по одному из её аргументов, нужно все другие её аргументы считать постоянными и проводить дифференцирование по правилам дифференцирования функции одного аргумента.
Пример.
Þ
Условие независимости криволинейного интеграла от формы пути на плоскости
Пусть
область. Эта область называется односвязной, если вместе с любым замкнутым контуром
, лежащем в
ограничиваемая контуром
область
также целиком содержится в
.
Пример односвязной области: круг.
Пример неодносвязной области: круг с выколотой точкой.
содержит выколотую точку, а
- нет, следовательно
не входит в
целиком.
Теорема 1. Пусть
- односвязная область,
. Условие, что
равносильно тому, что всюду в этой области
.
Доказательство.
. Если всюду в
выполнено равенство
, то
по формуле Грина
.
. Предположим, что в области
есть точка
, в которой
. Пусть, для определенности,
. Тогда существует окрестность точки
, в которой значения
больше, чем
. Выберем в этой окрестности окружность
радиуса
и рассмотрим
.
По формуле Грина
. Это противоречит предположению о том, что
должен быть равен 0.
Определение. Пусть
- область,
,
- контур. Будем говорить, что
не зависит от формы пути в
, если
- контуров с началом в точке
и концом в точке
,
.
Теорема 2. Пусть
- область. Условие независимости
от формы пути в
равносильно тому, что для любого замкнутого контура
.
Доказательство.
- (
). Пусть интеграл не зависит от формы пути и пусть
- замкнутый контур в
. Выберем на
две произвольные точки
и
и рассмотрим соединяющие эти точки части контура
, назовем их
. При этом
состоит из
и проходимого в противоположном направлении контура
. По условию,
. Значит,
.
- (
). Пусть для любого контура
| На главную сайта Dvoika.net |