方向导数的几何意义

点 P 位于沿方向向量 l 距离 $P_0$ 为 rho 的位置。其在 xy 平面中的坐标由 ($x_0$ + rho*cos(alpha), $y_0$ + rho*sin(alpha)) 给出，其中 alpha 是方向向量的角度。

适用条件：$P_0$ 的坐标为 ($x_0$, $y_0$)。；方向向量 l 与正 x 轴成角度 alpha。；rho 是 xy 平面中 $P_0$ 到 P 的标量距离。

方向导数 f'_l($x_0$, $y_0$) 定义为当 rho 趋于 0 时，函数值的变化量与沿方向 l 的位移 rho 之比的极限。

适用条件：函数 f 在 ($x_0$, $y_0$) 及其附近点有定义。；方向 l 由角度 alpha 指定。；rho 代表 xy 平面中沿方向 l 的位移。；取 rho -> 0 的极限。

方向导数表示曲面 $z=f(x,y)$ 与经过 $P_0$ 且平行于方向向量 l 的垂直平面相交所得曲线的切线斜率。

适用条件：函数 $z=f(x,y)$ 在三维空间中定义了一个曲面。；在曲面上选择了一个特定点 $P_0(x_0, y_0)$。；方向向量 l 由 xy 平面中的角度 alpha 定义。；一个垂直平面沿着方向 l 经过 $P_0$。

经过 $P_0$ 且平行于方向向量 l 的垂直平面与曲面 $z=f(x,y)$ 相交，形成一条空间曲线。方向导数是该特定曲线在 $P_0$ 处的切线斜率。

适用条件：平面是垂直的（平行于 z 轴）。；平面包含点 $P_0$。；平面在 xy 平面中平行于方向向量 l。

随着曲线上两点之间的距离 rho 减小，连接它们的割线发生旋转并趋近于一个极限位置。这条极限线被定义为曲线在点 $P_0$ 处的切线。

适用条件：两个点位于一条光滑曲线上（截线）。；一个点固定在 $P_0$。；另一个点沿曲线向 $P_0$ 移动。；rho 代表两点之间的距离。

割线通过连接曲面上的初始点 $P_0$ 和位于方向向量 l 上距离为 rho 的第二点 P 来构造。在取极限之前，该割线的斜率近似于方向导数。

适用条件：点 $P_0(x_0, y_0)$ 固定在曲面 $z=f(x,y)$ 上。；方向向量 l 由角度 alpha 定义。；在沿 l 距离 rho 处选择第二点 P。；P 的坐标为 ($x_0$ + rho*cos(alpha), $y_0$ + rho*sin(alpha))。

方向向量 l 由其与正 x 轴所成的角度 alpha 进行参数表示。位移分量在 x 方向为 rho*cos(alpha)，在 y 方向为 rho*sin(alpha)。

适用条件：方向在 xy 平面中定义。；alpha 是与正 x 轴的夹角。；rho 是位移的大小。