偏导数的意义是什么?举个例子,帮我简要理解。

偏导数的意义是什么?举个例子,帮我简要理解。
Anonim

回答:

见下文。

说明:

我希望它有所帮助。

偏导数与总变差本质上相关。

假设我们有一个功能 #F(X,Y)# 我们想知道当我们为每个变量引入增量时它有多大变化。

修复想法,制作 #f(x,y)= k x y# 我们想知道它有多少

#df(x,y)= f(x + dx,y + dy)-f(x,y)#

在我们的函数示例中,我们有

#f(x + dx,y + dy)= k(x + dx)(y + dy)= k x y + k x dx + k y dy + k dx dy#

然后

#df(x,y)= k x y + k x dx + k y dy + k dx dy-k x y = k x dx + k y dy + k dx dy#

选择 #dx,dy# 随意小一点 #dx dy大约0# 然后

#df(x,y)= k x dx + k y dy#

但一般来说

#df(x,y)= f(x + dx,y + dy)-f(x,y)= 1/2(2 f(x + dx,y + dy)-2f(x,y)+ f (x + dx,y)-f(x + dx,y)+ f(x,y + dy)-f(x,y + dy))=#

#= 1/2(f(x + dx,y)-f(x,y))/ dx dx +1/2(f(x,y + dy)-f(x,y))/ dy dy +#

#+ 1/2(f(x + dx,y + dy)-f(x,y + dy))/ dx dx + 1/2(f(x + dx,y + dy)-f(x + dx) ,y))/ dy dy#

现在正在制作 #dx,dy# 我们任意小

#df(x,y)= 1/2(2f_x(x,y)dx + 2f_y(x,y)dy)= f_x(x,y)dx + f_y(x,y)dy#

所以我们可以通过计算偏导数来计算给定函数的总变差 #f_(x_1),f_(x_2),cdots,f_(x_n)# 和复合

#df(x_1,x_2,cdots,x_n)= f_(x_1)dx_1 + cdots + f_(x_n)dx_n#

在这里,数量 #f_(x_i)# 被称为偏导数,也可以表示为

#(部分f)/(部分x_i)#

在我们的例子中

#f_x =(部分f)/(部分x)= k x#

#f_y =(部分f)/(部分y)= k y#

注意

#f_x(x,y)= lim _((dx-> 0),(dy-> 0))(f(x + dx,y)-f(x,y))/ dx = lim _((dx-> 0),(DY-> 0))(F(X + DX,Y + DY)-f(X,Y))/ DX#

#f_y(x,y)= lim _((dx-> 0),(dy-> 0))(f(x,y + dy)-f(x,y))/ dy = lim _((dx-> 0),(dy-> 0))(f(x + dx,y + dy)-f(x,y))/ dy#

回答:

见下文。

说明:

为了补充上面的Cesareo答案,我将提供一个数学上不太严格的介绍性定义。

松散地说,偏导数告诉我们多变量函数会改变多少 当其他变量保持不变时 。例如,假设我们得到了

#U(A,T)= A ^2吨#

哪里 #U# 是特定产品的效用(幸福)功能, #一个# 是产品的数量,和 #T# 是产品的使用时间。

假设生产该产品的公司想知道如果将产品的使用寿命延长1个单位,他们可以从中获得多少效用。偏导数会告诉公司这个价值。

偏导数通常用小写的希腊字母delta表示(##部分),但还有其他符号。我们将使用 ##部分 目前。

如果我们试图找出产品的效用随着时间的增加而变化多少,我们就会计算效用与时间的偏导数:

#(partialU)/(partialt)#

要计算PD, 我们保持其他变量不变 。在这种情况下,我们对待 #A ^ 2#,另一个变量,好像它是一个数字。回想一下介绍性微积分,常数乘以变量的导数就是常数。这里的想法是一样的:(部分)衍生物 #A ^ 2#一个不变的时代 #T#,变量,只是常量:

#(partialU)/(partialt)= A ^ 2#

因此,产品使用时间增加1个单位 #A ^ 2# 更实用。换句话说,如果能够更频繁地使用,产品会变得更令人满意。

关于偏导数有很多,甚至更多 - 实际上,整个本科和研究生课程可以用于解决涉及偏导数的几种类型的方程 - 但基本思想是偏导数告诉我们有多少当其他的保持不变时,变量会发生变化。