全微分是多元函数微分学中的一个重要概念,它描述了一个多元函数在某一点附近的变化量。对于二元函数 ( y = f(x, y) ),在点 ((x_0, y_0)) 处可微,意味着存在一个线性函数 ( L(x, y) = A(x - x_0) + B(y - y_0) ),使得当 ((x, y) to (x_0, y_0)) 时,函数的增量 (Delta y = f(x, y) - f(x_0, y_0)) 可以近似表示为 ( L(x, y) + o(rho) ),其中 (rho = sqrt{(x - x_0)^2 + (y - y_0)^2} ) 是点 ((x, y)) 到点 ((x_0, y_0)) 的距离,( o(rho) ) 是当 ( rho to 0 ) 时比 ( rho ) 高阶的无穷小。
全微分的形式为:
[ dy = frac{partial f}{partial x} dx + frac{partial f}{partial y} dy ]
其中 ( frac{partial f}{partial x} ) 和 ( frac{partial f}{partial y} ) 分别是函数 ( f ) 关于 ( x ) 和 ( y ) 的偏导数。
例题解析
假设我们有一个二元函数 ( f(x, y) = x^2 y + y^3 ),我们需要求出该函数在点 ((1, 2) ) 处的全微分。
1. 首先求出偏导数:
[ frac{partial f}{partial x} = 2xy ]
[ frac{partial f}{partial y} = x^2 + 3y^2 ]
2. 将点 ((1, 2) ) 的坐标值代入偏导数中:
[ frac{partial f}{partial x}bigg|_{(1, 2)} = 2 cdot 1 cdot 2 = 4 ]
[ frac{partial f}{partial y}bigg|_{(1, 2)} = 1^2 + 3 cdot 2^2 = 1 + 12 = 13 ]
3. 根据全微分的定义,写出全微分:
[ dy = 4dx + 13dy ]
因此,函数 ( f(x, y) = x^2 y + y^3 ) 在点 ((1, 2) ) 处的全微分为 ( dy = 4dx + 13dy )