求助--为什么不对抽象函数的这个部分求偏导

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论坛嘉宾: 萍踪浪迹 gauge 季候风

jiangxiaoyu


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求助--为什么不对抽象函数的这个部分求偏导 [文章类型: 原创]

大家好:
这里有个例题
设z=f(x,y) 由方程F(x+y,y+z)=0 所确定
令z+y=u y+z=v 原方程变成F(u,v)=0
那么F对x 的偏导因该是
әF/әx=(әF/әu)*(әu/әx)+(әF/әv)*(әv/әx)
= (әF/әu)
答案是到这里就结束了
但是偶认为既然z=f(x,y) 那么上面的әv/әx就因该等于әz/әx
所以偶认为
әF/әx=(әF/әu)*(әu/әx)+(әF/әv)*(әv/әx)
= (әF/әu)+(әF/әv)*(әz/әx)
是不是偶想歪了??

发表时间: 2007-05-17, 01:56:39 个人资料

萍踪浪迹


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客栈长老论坛嘉宾学术成员

Re: 求助--为什么不对抽象函数的这个部分求偏导 [文章类型: 原创]

你对链式法则没有弄懂,建议细看微积分第二册第一章。

漫漫长夜不知晓 日落云寒苦终宵
痴心未悟拈花笑 梦魂飞度同心桥

发表时间: 2007-05-17, 02:46:56 个人资料

季候风


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Re: 求助--为什么不对抽象函数的这个部分求偏导 [文章类型: 原创]

很多书上的记号混乱, 导致多元函数偏导数的迷惑性, 特别是还有复合函数出现的时候.

比较好的办法是引进字母表示所有的变量, 而函数不要出现在偏导数符号中, 比如这个题,
应该引进 w = F(U,V),

那么所有变量分为三层, 由下面的图表示:
w

U V

x y z

这样很容易看到变量之间的函数关系而容易应用链式法则.

你没有理清隐函数的定义. 如果我们固定 w=0, 那么 x, y, z 就不再是独立变量,
它们收到这个条件的约束.
w=0 是因, z=f(x,y) 是果. 现在如果你把 z=f(x,y) 带入 w 的函数表达式,
将会得到 w 恒等于0, 对任何 x, y.

克服这些迷惑还有一点应该注意的就是, 偏导数是函数, 但是其变量经常被省略, 这会造成理解上的困难, 最好的办法是把变量全部写出来, 比如这里隐函数的条件是

F(x,y,f(x,y)) = 0 对所有 x, y. 在这个式子中 x,y 是独立变量

两边对 x 求偏导数, (dF/dx)(x,y,f(x,y)) + (dF/dz)(x,y,f(x,y))* (df/dx)(x,y) =0.
这样得到 (df/dx)(x,y) 的公式, 用它可以计算超曲面 F(x,y,z)=0 上每一点隐函数的导数, 但是注意这个公式并不能表示为 x,y 的显式, 因为我们并不知道 f(x,y) 的显示表达.

我说得也许有点乱, 总的意思是说, 随时追踪所有的变量, 每写下一个式子, 要搞清楚哪些是独立变量, 每写下一个导数, 要搞清楚这个导数到底是哪些变量的函数, 又在哪一点取值 ......

发表时间: 2007-05-17, 03:23:51 个人资料

季候风


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Re: 求助--为什么不对抽象函数的这个部分求偏导 [文章类型: 原创]

还有一点应该注意就是, 函数有 "形参" 和 "实参", 比如谈论函数 w = F(U,V), 那么 U, V 是形参. 严格来说, 只能谈论函数对形参的偏导数 dF/dU, dF/dV. 如果 U 和 V 还是更底层变量 x,y,z 的函数, 那么我们应该引进新的字母 G 来记录新的函数关系 w = F(U(x,y,z), V(x,y,z)) = G(x,y,z). 这个时候 dF/dx 是没有意义的, 有意义的只是 dF/dU ( =dw/dU ), 或者 dG/dx ( =dw/dx).

形参和实参的差别在以下这个式子能看得清楚, dF/dU 是 U, V 的函数, 而 U,V 是 x,y,z 的函数, 所以 dF/dU 是 x,y,z 的函数. 通常大家都不会把这种依赖关系写出来, 但是写出来绝对有助于理解,

(dF/dU)(U(x,y,z), V(x,y,z)).

其实更好的办法是忘掉代表参数的字母, 而只记录参数的位置, 比如记 F 对第一个变量的偏导数记做 F_1, 它还是一个二元函数, 对第二个变量的偏导数记做 F_2, ...... 这更符合现代数学的精神, 即函数只是关系, 而不是含有字母的公式.

发表时间: 2007-05-17, 03:39:26 个人资料

小强


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Re: 求助--为什么不对抽象函数的这个部分求偏导 [文章类型: 原创]

斯皮瓦克的书里就建议用D1F(1是角标)表示对函数F第一个变量求偏导,不知能不能清楚一些

发表时间: 2007-05-18, 04:23:16 个人资料

jiangxiaoyu


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Re: 求助--为什么不对抽象函数的这个部分求偏导 [文章类型: 混合]

我想是不是
既然确定了 F(x+y,y+z)=0 那么是不是不管z是否是一个单独变量还是代表的复合函数 那么他们的地位是平等的
我找了一些资料 还可以这样做的
等式两边同时对x求偏导
那么 z对x的偏导可以直接表示为 (әF/әu)+(әF/әv)*(әz/әx)=0
可以不用隐函数求导公式了
我这样理解对的吧 ?

发表时间: 2007-05-19, 07:56:17 个人资料

jiangxiaoyu


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Re: 求助--为什么不对抽象函数的这个部分求偏导 [文章类型: 混合]

太谢谢各位的解答
偶看到形参和实参的比喻就感觉很像c++的函数的概念
偶好像因该没有糊涂啊
做学问久的脸皮厚 季兄写的真好但是偶能不能再问一下 为什么严格来说, 只能谈论函数对形参的偏导数? w = F(U(x,y,z), V(x,y,z)) = G(x,y,z). 这个时候 dF/dx 是没有意义的, 有意义的只是 dF/dU ( =dw/dU ), 或者 dG/dx ( =dw/dx).
看到类似的题目还可以直接求偏导不用隐函数求导公式的做法 我可能和那个方法弄糊涂了

发表时间: 2007-05-19, 08:12:23 个人资料

季候风


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Re: 求助--为什么不对抽象函数的这个部分求偏导 [文章类型: 原创]

等式两边同时对x求偏导
那么 z对x的偏导可以直接表示为 (әF/әu)+(әF/әv)*(әz/әx)=0
可以不用隐函数求导公式了
我这样理解对的吧 ?
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

隐函数求导公式不就是这么推导出来的吗?

至于为什么只能对 "形参" 求导, 解释很简单, 就是 "函数" 与 "函数值" 的区别.

发表时间: 2007-05-22, 12:36:23 个人资料

西门吹牛


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客栈长老学术成员

Re: 求助--为什么不对抽象函数的这个部分求偏导 [文章类型: 原创]

楼主是对的,而原答案显然是错的。

遇到这类疑问,不妨给出一个特殊的例子试一试。

事实上,把z=f(x,y)代入F(x+y,y+z)=0得到
F(x+y,y+f(x,y))=0
再考虑F(x+y,y+f(x,y))对x求偏导,显然不是书上的答案。

不过最后结果需要利用已知条件化简,例如
әF/әx=(әF/әu)*(әu/әx)+(әF/әv)*(әv/әx)
= (әF/әu)+(әF/әv)*(әz/әx)=0
除非楼主没有全部告诉我们已知条件,否则原答案的确错了

一舞剑气动四方,天下英雄莫能挡
形踪飘忽疑无影,冷面郎君傲雪霜

发表时间: 2007-06-10, 09:35:36 个人资料

Bennett


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Re: 求助--为什么不对抽象函数的这个部分求偏导 [文章类型: 原创]

同意西门兄的意见,原答案显然是错误的,而楼主的想法是正确的.而且这个问题也不需要想得太复杂.

大家好:
这里有个例题
设z=f(x,y) 由方程F(x+y,y+z)=0 所确定
令z+y=u y+z=v 原方程变成F(u,v)=0
那么F对x 的偏导因该是
әF/әx=(әF/әu)*(әu/әx)+(әF/әv)*(әv/әx)
= (әF/әu)

问题就出在这里,上式假定(әu/әx)=1,这是是正确的,但是同时认为(әv/әx)=0,这就是错误的.因为(әv/әx)=(әy/әx)+(әz/әx),其中(әy/әx)=0,因为x与y是互相独立的变量,而z=f(x,y),所以(әz/әx)=(әf/әx)是不会恒等于零的.所以,正确的答案应该是
әF/әx=(әF/әu)*(әu/әx)+(әF/әv)*(әv/әx)
= әF/әu)*(әu/әx)+(әF/әv)*(әf/әx)

这个问题出现误解的关键是,在做偏导数的时候,你必须考虑有几个独立变量,而z=f(x,y),显然z不是与x,y等同的独立变量,(әz/әx)不等于零的.

爱因斯坦说,关于宇宙,最不可理解的就是它是可以理解的.为何宇宙一定要以渺小的地球上的一种渺小的生物能够理解的方式运行呢?这是最大的谜团哦^_^

发表时间: 2007-06-10, 11:36:28 个人资料

季候风


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Re: 求助--为什么不对抽象函数的这个部分求偏导 [文章类型: 原创]

太混乱了. 大家对 jiangxiaoyu 的原问题理解不一致. 我认为他所问的只是解题过程中的一步

如果把 z=f(x,y) 带进 F(x+y, y+z), 那么结果恒为零 --- 因为前者是由后者定义的.
这时候谈论偏导数有什么意义?

建议 jiangxiaoyu 把原题完整叙述一下

发表时间: 2007-06-10, 19:19:55 个人资料
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