直接法:求导、解出来
第一步:认身份——谁是自变量(求导的、被按住的),谁是函数。
第二步:两边对 x 求偏导;遇到 z 就乘 ∂x∂z,遇到 y 当常数。
第三步:把含 ∂x∂z 的项移到一边,解出它。
第四步:答案可以含 x,y,z,但不许含 ∂x∂z 自己。例例. 设 z=z(x,y) 由 x2+y2+z2=4z 确定,求 ∂x∂z。
第一步,认身份:x、y 是自变量,z 是它们的函数。对 x 求偏导时,y 被按住当常数。
第二步,两边对 x 求偏导。遇到 z 就乘 ∂x∂z(它是 x 的函数),遇到 y 当常数(导数为 0):
2x+0+2z∂x∂z=4∂x∂z.
第三步,含 ∂x∂z 的项并到一边,解出来:
(2z−4)∂x∂z=−2x ⇒ ∂x∂z=2−zx.
第四步,答案里含 x、z 没问题,但不许含 ∂x∂z 自己——没解出来就是没做完。
顺带一句:z=2 的点要另行讨论,那里 2z−4=0,这个解法不成立。
公式法:三个偏导,套公式
第一步:把方程整理成 F(x,y,z)=0(所有项挪到一边)。
第二步:把 x,y,z 当三个独立变量,求 Fx,Fy,Fz。
第三步:检查 Fz=0,写出 −FzFx、−FzFy。
第四步:负号别丢。拿直接法对一遍更稳。例例. 同一道题(x2+y2+z2=4z),用公式法再做一遍。
第一步,整理成右边为零的样子:
F(x,y,z)=x2+y2+z2−4z=0.
第二步,把 x,y,z 当三个互不相干的变量求偏导——这一步里 z 不再是谁的函数:
Fx=2x,Fy=2y,Fz=2z−4.
第三步,Fz=0(即 z=2)时
∂x∂z=−FzFx=−2z−42x=2−zx,
同理 ∂y∂z=2−zy。
第四步,负号别丢。和直接法的结果一致 ✓
公式法快,但第二步的「z 是独立变量」和第一步的「z 是函数」说的是两件事,写在一张纸上很容易混——分开写,别省。
方程组:同时求导,解线性方程组
第一步:两个方程同时对 x 求偏导,u,v 都当函数(各乘 ux、vx)。
第二步:整理成关于 ux,vx 的二元一次方程组,常数项移到右端。
第三步:克拉默法则或消元解出来;系数行列式就是雅可比行列式。
第四步:要 uy,vy 时换右端重做一次,系数矩阵不用重算。例例. 设 u=u(x,y)、v=v(x,y) 由 {u+v=xu−yv=0 确定,求 ux、vx。
第一步,两式同时对 x 求偏导。u、v 都是函数,各乘各的偏导;y 当常数:
ux+vx=1,ux−yvx=0.
第二步,这已经是关于 ux,vx 的二元一次方程组,常数项在右端 ✓
第三步,消元:由第二式 ux=yvx,代入第一式得 (y+1)vx=1,于是
vx=1+y1,ux=1+yy(y=−1).
第四步,再要 uy、vy:对 y 求导得 uy+vy=0、uy−v−yvy=0。左端系数和上面一模一样,只有右端换了——所以系数矩阵(雅可比行列式)不用重算,这是分两次求的省力处。