跳到内容
返回探索
微积分 / 中文

偏导数的几何意义

Charles队长 · 哔哩哔哩 · 0:30

打开原视频
阅读与收藏

把讲解展开来看。

已审核学习内容 · 视频分析 · 中文
阅读完整概览

视频通过固定一个自变量的竖直截面说明偏导数:固定y=by=b、改变x,截面切线斜率为fx(a,b)f_x(a,b);固定x=ax=a、改变y,则为fy(a,b)f_y(a,b)。两种截面分别平行于xz与yz平面,帮助把曲面的局部变化转化为一元导数。

在学习检查器中查看要点和时刻,或切换阅读标签查看完整笔记。

章节

0:00曲面上的研究点0:06固定y观察x方向0:15固定x观察y方向0:26偏导数与截面斜率

学习解说文稿

依据视频画面与讲解整理,并非逐字语音转写。

在曲面 z=f(x,y)z=f(x,y) 上选取点 (a,b,f(a,b))(a,b,f(a,b))。要研究它沿坐标方向的变化,不必一次移动两个自变量,可以先固定其中一个。

固定 y=by=b,用平行于xz平面的竖直平面截取曲面,得到一元曲线 z=f(x,b)z=f(x,b)。在 x=ax=a 处的切线斜率就是 fx(a,b)f_x(a,b),即只改变x时的瞬时变化率。

再固定 x=ax=a,截平面平行于yz平面。得到曲线 z=f(a,y)z=f(a,y),在 y=by=b 处的切线斜率为 fy(a,b)f_y(a,b)。两种斜率描述不同坐标方向,不必相等。

偏导数是固定其余变量后的一元导数。看到两个坐标方向的切线,并不自动得到对所有方向都成立的切平面近似;函数可微还需要更强的统一误差控制。

知识卡片

01

x方向偏导数

固定y,只沿x方向变化,在相应截面中计算差商极限。

fx(a,b)=lim⁡h→0f(a+h,b)−f(a,b)hf_x(a,b)=\lim_{h\to0}\frac{f(a+h,b)-f(a,b)}h
02

y方向偏导数

固定x,只沿y方向变化,得到另一条截面曲线的斜率。

fy(a,b)=lim⁡h→0f(a,b+h)−f(a,b)hf_y(a,b)=\lim_{h\to0}\frac{f(a,b+h)-f(a,b)}h
03

截平面的方向

y=by=b的截面平行于xz平面;x=ax=a的截面平行于yz平面。不能把这两种几何关系交换。

y=b: z=f(x,b);x=a: z=f(a,y)y=b:\ z=f(x,b);\qquad x=a:\ z=f(a,y)
04

偏导存在与可微不同

两个偏导数存在只控制坐标截面,不能单独保证函数在平面中连续或可微。可微时,两个偏导共同给出线性近似。

探索视频中的知识

打开视频知识图谱 →

  • 导数 讲解定位 0:06
    查看关联依据

    已审核坐标方向导数卡固定y,仅改变x,通过差商极限把 fx(a,b)f_x(a,b) 解释为相应截面曲线的斜率;固定x则得到 fy(a,b)f_y(a,b)。这是坐标偏导数的讲解,两个偏导存在并不能单独保证平面内的连续性或全微分存在。