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为什么仅存在两个偏导数不足以使函数可微?

可微性要求线性近似(切平面)在输入位移趋近于零时变得任意精确。具体来说,实际增量与全微分之间的剩余误差除以输入位移的长度必须趋近于零。仅仅拥有偏导数并不能保证满足这个极限条件。

适用条件

  • 函数在参考点 (x0,y0)(x_0, y_0) 处进行评估。
  • 输入发生了位移 (Δx,Δy)(\Delta x, \Delta y),其长度为 ρ=Δx2+Δy2\rho = \sqrt{\Delta x^2 + \Delta y^2}。

理解与推导

  1. 回顾可微性的定义:误差 Δz−dz\Delta z - dz 必须是 o(ρ)o(\rho),当 ρ→0\rho \to 0 时。
  2. 理解这意味着 lim⁡ρ→0Δz−dzρ=0\lim_{\rho \to 0} \frac{\Delta z - dz}{\rho} = 0。
  3. 认识到偏导数的存在只保证了 x 和 y 方向上的斜率。
  4. 得出结论:如果没有关于误差的极限条件,曲面可能没有一个在所有方向上都能近似它的良定义切平面。

例子

脚本指出:“可微性意味着剩余误差除以输入位移的长度趋近于零。仅存在两个偏导数是不够的。”卡片公式为 Δz−dz=o(Δx2+Δy2)\Delta z-dz=o(\sqrt{\Delta x^2+\Delta y^2})。

容易误解的地方

  • 认为如果偏导数存在,函数就自动可微。
  • 认为切平面仅由偏导数定义,而不需要误差极限条件。
  • 假设函数的连续性足以保证可微性。

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