借助向量求多元函数的最值问题

借助向量求多元函数的最值问题

长春师范学院姜景宜

在有些二元函数求最值的问题中，构建向量模型，常常会使复杂的问题变得简洁明了，利用向量的坐标及向量的内积，会使繁琐的解题过程显得巧妙与自然，下面举例进行分析：

例1：已知：，求的最大值。

解：由已知，可取一定点M（3，2）

设N（x，y）为圆上任意一点，0为原点，

则OM=（3，2），ON=（x，y）

所以

那么

的最大值为

例2：已知：，求的最小值。

解：由已知，取一定点，M（1，1）

设N（x，y）为圆上的任意一点，0为原点。

则OM=（1，1），ON=（x，y）

所以

那么

又因为

所以

也就是

即

的最小值为8。

例3：已知，求的最小值。

解：由已知，可取一定点P（1，1）

再设，0为原点，

OP=（1，1）

所以

那么

的最小值为。

例4：已知：，求的最小值。

解：由已知，设，，O为原点。所以

那么

可得

因为

所以

那么

而

即

的最小值。

例5：已知，

求的最小值。

解：由已知，设点M（），N（），O为原点

则

所以

因为

所以

也就是

即，的最小值为2。

以上五道例题利用了向量独特的几何性质和代数运算的完美结合，即向量的内积，把复杂的、看似无从入手的代数问题转化为向量问题，这不仅有助于培养学生数形结合的数学思维，还会激励学生的发散思维，使其在以后的解题过程中，手法更具有灵活性和技巧性。

第十五章多元函数的极限与连续性§1平面点集

第十五章 多元函数的极限与连续性 §1 平面点集 1．设(){} ,n n n P x y =是平面点列，()000,P x y =是平面上的点. 证明0lim n n P P →∞=的充要条件是0lim n n x x →∞=，且0lim n n y y →∞ =. 2． 设平面点列{}n P 收敛，证明{}n P 有界. 3． 判别下列平面点集哪些是开集、闭集、有界集和区域，并分别指出它们的聚点： (1)(){}2,|E x y y x = <； (2)(){}22,|1E x y x y = +≠； (3)(){},|0E x y xy = ≠； (4)(){},|0E x y xy = =； (5)(){},|02,222E x y y y x y =≤≤≤≤+； (6)()1,|sin ,0E x y y x x ? ?==>????； (7)(){}22,|10,01E x y x y y x = +==≤≤或； (8)(){},|,E x y x y =均为整数. 4．设F 是闭集，G 是开集，证明\F G 是闭集，\G F 是开集. 5．证明开集的余集是闭集. 6．设E 是平面点集. 证明0P 是E 的聚点的充要条件是E 中存在点列{}n P ，满足 ()01,2,n P P n ≠= 且0lim n n P P →∞ =. 7．用平面上的有限覆盖定理证明致密性定理. 8．用致密性定理证明柯西收敛原理. 9．设E 是平面点集，如果集合E 的任一覆盖都有有限子覆盖，则称E 是紧集. 证明紧集是有界闭集. 10．设E 是平面上的有界闭集，()d E 是E 的直径，即 ()()',''sup ',''P P E d E r P P ∈=.

(整理)多元函数的极限与连续习题.

多元函数的极限与连续习题 1. 用极限定义证明:14)23(lim 1 2=+→→y x y x 。 2. 讨论下列函数在（0,0）处的两个累次极限，并讨论在该点处的二重极限的存在性。 （1）y x y x y x f +-=),(； (2) y x y x y x f 1s i n 1s i n )(),(+=； (3) y x y x y x f ++=23 3),(； (4) x y y x f 1 s i n ),(=。 3. 求极限 （1）2 20 ) (lim 22 y x x y x y +→→； （2）1 1lim 2 2 220 0-+++→→y x y x y x ； （3）2 20 01 sin )(lim y x y x y x ++→→； （4）22220 0) sin(lim y x y x y x ++→→。 4. 试证明函数?? ???=≠+=0 0)1ln(),(x y x x xy y x f 在其定义域上是连续的。

1. 用极限定义证明:14)23(lim 2 1 2=+→→y x y x 。 因为1,2→→y x ，不妨设0|1|,0|2|<-<-y x ， 有54|2||42||2|<+-≤+-=+x x x ， |22123||1423|2 2 -+-=-+y x y x |1|2|2|15|1|2|2||2|3-+-<-++-≤y x y x x |]1||2[|15-+-?ε，要使不等式 ε<-+-<-+|]1||2[|15|1423|2 y x y x 成立 取}1,30 min{ ε δ=，于是 0>?ε， 0}1,30 min{ >=?ε δ，),(y x ?：δδ<-<-|1|,|2|y x 且 )1,2(),(≠y x ，有ε<-+|1423|2 y x ，即证。 2. 讨论下列函数在（0,0）处的两个累次极限，并讨论在该点处的二重极限的存在性。 （1）y x y x y x f +-= ),(； 1lim lim 00=+-→→y x y x y x ， 1l i m l i m 00-=+-→→y x y x x y ， 二重极限不存在。 或 0l i m 0=+-=→y x y x x y x ， 3 1l i m 20-=+-=→y x y x x y x 。

多元函数微分法

第十章 多元函数微分学 一、学习要点 1.关于二元函数 会求二元函数的定义域和相应的函数值。求二元函数定义域及函数值的方法与一元函数的方法相似。 2.关于二元函数微分 (1)熟练掌握一阶、二阶偏导数的计算方法和复合函数、隐函数一阶偏导数的计算方法，尤其是形如z=f (x 2－y 2 ，e xy )等的复合函数的偏导数。能熟练地求全微分。 偏导数的定义、计算公式基本与一元函数导数公式相同。求偏导数时，对一个变量求导时，将另一变量视为常数。如求函数32ln z y x u ++=的偏导数 32121z y x x u ++=??(y ，z 为常数)，32221z y x y y u ++=??(x ，z 为常数) 复合函数求偏导数是难点。一般用链式法则，即z=f (u ，v)，u=u(x ，y)，v=v(x ，y)，有 y v v z y u u z y z x v v z x u u z x z ????????????????????+=+= 具体情况有两种： （一）全部函数关系都给出：这时可按前边方法求偏导数，如求二元函数 )ln(2v u z +=，xy e v y x u =+=,22. 的偏导数y z x z ????,，可以把u ，v 代入z 中，再求偏导数，即 z=ln(x 2+y 2+e 2xy )，求偏导数有 xy xy e y x ye x x z 222222+++=?? xy xy e y x xe y y z 222222+++=?? （二）部分函数关系没有给出：此时只有用链式法则。如求函数z=f(xy ，x 2+y 3)，

的一阶偏导数，则不能用如上方法求解.正确求法是记u=xy ，v=x 2+y 3，用链式法则 x v f y u f x v v z x u u z x z 2??????????????+=+=，23y v f x u f y z ??????+= 上例也可以用链式法则，有 xy xy xe v u v y v u y z ye v u v x v u x z 2222221,221+++=+++=???? 求隐函数的偏导数，是复合函数求偏导数的应用，方法仍然同一元隐函数的求导. 如求函数32ln z y x u ++=的偏导数. 32121z y x x u ++=??(y ，z 为常数)，32221z y x y y u ++=??(x ，z 为常数) (2)知道函数连续、可微、偏导数存在的关系。 3.关于偏导数的几何应用 掌握求曲线的切线与法平面，曲面的切平面与法线的方法. (1)设空间曲线方程为x =x (t)，y =y (t)，z = z (t)，在t=t 0处的切线方向为 ))(),(),((000t z t y t x l '''=ρ，则在t 0处曲线的 切线方程为 )()()()()()(000000t z t z z t y t y y t x t x x '-='-='- 法平面方程为 )())(()())(()())((000000t z t z z t y t y y t x t x x '-+'-+'-=0 (2)曲面F (x ，y ，z)=0(或z=f (x ，y))，在曲面上的点P(x 0，y 0，z 0)处的法方向为)}1,,{(},,{),,(),,(000000z y x y x z y x z y x f f F F F n -'''''=或ρ，则在点(x 0，y 0，z 0)处的 切平面方程为 0)()()(000=-'+-'+-'z z F y y F x x F z y x 法线方程为 z y x F z z F y y F x x ' -='-='-000

五章 多元分析基础1

第五章多元分布基础 前面所介绍的统计分析分法（除方差分析、回归分析），大多是适用于一个变量的总 体，一般称为一元统计分析方法。但在许多实际问题如在工农业生产（提高产品质量、降低成本、提高农作物产量及改进品种等），国民经济和科学研究领域（经济管理、金融、气象、地质、生物、医学、航天技术等）中，常常要处理多个变量的观测数据，即要研究多维随机变量的分布、数字特征及变量间的关系。如果仍用一元统计方法分别对每一个变量进行分析，这样往往忽视了各方面之间存在的相关性，一般来说会丢失很多信息，分析的结果不能客观全面地反映情况.如果说一元统计分析是研究一个随机变量统计规律性的数学方法，那么多元统计分析则是研究多个随机变量之间相互依赖关系以及内在统计规律性的数学方法。 多元统计分析方法是以概率论、线性代数及一元统计方法为基础的数理统计学的一个分支。随着计算机的发展，特别是统计软件的应用，多元统计分析方法才被广泛的应用到解决实际问题中，本身也得到了迅猛的发展。 5.1多元分布 一、多元分布的概念 1. 分布函数 定义5.1.1设)',,,(21p X X X =X 是一随机向量，它的（多元）分布函数是 )(x F =),,,(21p x x x F =),,(11p p x x P ≤≤X X （5.1.1） 式中，),,,(' 21p x x x x =p R ∈，并记成X ～),,,(21p x x x F 多元分布函数的性质： Ⅰ),,,(21p x x x F 是每个变量x i （i =1,…, p ）的非降右连续函数； Ⅱ1),,,(021≤≤p x x x F ； Ⅲ=-∞),,,(2p x x F ==-∞ ),,,(1p x x F ),,,(21-∞ x x F =0； Ⅳ1),,,(=∞∞∞ F 。 本章主要对连续型的多元分布进行讨论，离散型的的多元分布常用的有如：多项式分布、多元超几何分布。 2.两个常用的离散性多元分布 （1）多项分布 （2）多元超几何分布 3．多元分布密度函数

MATLAB多元函数导数

实验六 多元函数的极值 【实验目的】 1． 多元函数偏导数的求法。 2． 多元函数自由极值的求法 3． 多元函数条件极值的求法. 4． 学习掌握MATLAB 软件有关的命令。 【实验内容】 求函数3282 4 -+-=y xy x z 的极值点和极值 【实验准备】 1．计算多元函数的自由极值 对于多元函数的自由极值问题,根据多元函数极值的必要和充分条件,可分为以下几个步骤: 步骤1.定义多元函数),(y x f z = 步骤2.求解正规方程0),(,0),(==y x f y x f y x ,得到驻点 步骤3.对于每一个驻点),(00y x ,求出二阶偏导数,,,2222 2y z C y x z B x z A ??=???=??= 步骤4. 对于每一个驻点),(00y x ,计算判别式2 B A C -,如果02 >-B AC ,则该驻点是极值点,当0>A 为极小值, 0

MATLAB 中主要用diff 求函数的偏导数,用jacobian 求Jacobian 矩阵。 可以用help diff, help jacobian 查阅有关这些命令的详细信息 【实验方法与步骤】 练习1 求函数3282 4 -+-=y xy x z 的极值点和极值.首先用diff 命令求z 关于x,y 的偏导数 >>clear; syms x y; >>z=x^4-8*x*y+2*y^2-3; >>diff(z,x) >>diff(z,y) 结果为 ans =4*x^3-8*y ans =-8*x+4*y 即 .48,843y x y z y x x z +-=??-=??再求解正规方程，求得各驻点的坐标。一般方程组的符号解用solve 命令，当方程组不存在符号解时，solve 将给出数值解。求解正规方程的MATLAB 代码为： >>clear; >>[x,y]=solve('4*x^3-8*y=0','-8*x+4*y=0','x','y') 结果有三个驻点，分别是P(-2,-4),Q(0,0),R(2,4).下面再求判别式中的二阶偏导数： >>clear; syms x y; >>z=x^4-8*x*y+2*y^2-3; >>A=diff(z,x,2) >>B=diff(diff(z,x),y) >>C=diff(z,y,2) 结果为 A=2*x^2 B =-8 C =4 由判别法可知)2,4(--P 和)2,4(Q 都是函数的极小值点，而点Q(0,0)不是极值点，实际上， )2,4(--P 和)2,4(Q 是函数的最小值点。当然，我们可以通过画函数图形来观测极值点与鞍 点。 >>clear; >>x=-5:0.2:5; y=-5:0.2:5; >>[X,Y]=meshgrid(x,y);

(整理)多元函数的极限与连续

数学分析 第16章多元函数的极限与连续计划课时： 1 0 时

第16章 多元函数的极限与连续 ( 1 0 时 ) § 1 平面点集与多元函数 一. 平面点集: 平面点集的表示: ),(|),{(y x y x E =满足的条件}. 余集c E . 1. 常见平面点集: ⑴ 全平面和半平面 : }0|),{(≥x y x , }0|),{(>x y x , }|),{(a x y x >, }|),{(b ax y y x +≥等. ⑵ 矩形域: ],[],[d c b a ?, 1||||),{(≤+y x y x }. ⑶ 圆域: 开圆 , 闭圆 , 圆环，圆的一部分. 极坐标表示, 特别是 }cos 2|),{(θθa r r ≤和}sin 2|),{(θθa r r ≤. ⑷ 角域: }|),{(βθαθ≤≤r . ⑸ 简单域: -X 型域和-Y 型域. 2. 邻域: 圆邻域和方邻域，圆邻域内有方邻域，方邻域内有圆邻域. 空心邻域和实心邻域 , 空心方邻域与集 }||0 , ||0|),{(00δδ<-<<-

二元函数的极限与连续5页word文档

§2.3 二元函数的极限与连续 定义设二元函数在点的某邻域内有意义, 若存在 常数A,,当（即）时，都有 则称A是函数当点趋于点时的极限,记作 或 或或。必须注意这个极限值与点趋于点的方式无关,即不论P 以什么方 向和路径（也可是跳跃式地，忽上忽下地）趋向。只要P与充分接近, 就能 使与A 接近到预先任意指定的程度。注意：点P趋于点点方式可有无穷多 种,比一元函数仅有左,右两个单侧极限要复杂的多（图8-7）。 图8-7 同样我们可用归结原则,若发现点P按两个特殊的路径趋于点时,极限 存在,但不相等, 则可以判定在该点极限不存在。这是判断多元函数极限不 存在的重要方法之一。 一元函数极限中除了单调有界定理外,其余的有关性质和结论, 在二

元函数极 限理论中都适用，在这里就不一一赘述了。 例如若有, 其中 求多元函数的极限, 一般都是转化为一元函数的极限来求, 或利用夹逼定理 来计算。例4 求。解由于 而,根据夹逼定理知 ,所以 例5求（a≠0)。解。例6求。解由于且 ,所以根据夹逼定理知 . 例7 研究函数在点处极限是否存在。解当x2+y2≠0时，我们研究函数，沿x→0,y=kx→0这一方式趋于 （0，0）的极限，有,。很显然，对于不同的k值，可得到不同的极

限值,所以极限不存在,但 。注意：的区别, 前面两个求极限方式的 本质是两次求一元函数的极限, 我们称为累次极限, 而最后一个是求二元函数的 极限,我们称为求二重极限。 例8 设函数。它关于原点的两个累次极限都不存在,因 为对任何,当时,的第二项不存在极限；同理对任何 时,的第 一项也不存在极限,但是, 由于, 因此 由例7知, 两次累次极限存在, 但二重极限不存在。由例8可知,二重极限存 在,但二个累次极限不存在。我们有下面的结果: 定理1若累次极限和二重极限 都存在,则 三者相等（证明略）。推论若存在但

多元函数求值

多元函数求最值

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多元函数求最值问题 一.【问题背景】 多元函数是高等数学中的重要概念之一，但随着新课程的改革，高中数学与大学数学知识的衔接，多元函数的值域与最值及其衍生问题在高考试题中频频出现，因其技巧性强、难度大、方法多、灵活多变而具有挑战性，成为最值求解中的难点和热点。同时，多元函数最值问题中蕴含着丰富的数学思想和方法，而且有利于培养学生联想、化归的解题能力。因此，怎样求多元函数的最值，是师生们非常关注和必须解决的问题，也是高考考生们必须具备的解题技能。 二.【常见的方法】 导数法、消元法、均值不等式法（“1”代换）、换元法（整体换元 三角换元）、数形结合法、柯西不等式法、向量法等 主要思想方法：数形结合、化归思想等 三.【范例】 例1：已知实数,x y 满足0x y >>，且2x y +≤，则21 3x y x y ++-的最小值为 。 方法一 因为422x y +≥，所以 ()2121 4( )()[(3)()]332333322 x y x y x y x y x y x y x y x y x y x y ++++-+-+--+=+ + +-+≥≥ 当且仅当221,322x y =-=-取等号，故 21 3x y x y ++-的最小值3224+ 【评注】这是一个二元函数的最值问题，通常有两个途径，一是通过消元，转化为一元函数， 再用单调性或基本不等式求解，二是直接用基本不等式，因已知条件中既有和的形式，又有积的形式，不能一步到位求出最值，考虑用基本不等式放缩后，再通过不等式的途径进行。 方法二 利用不等式()2 22a b a b p q p q +++≥ ，引证： 记向量( ,),(,)a b x y p q p q ==r u r ，因为() 222x y x y ??r u r r u r ≤ 所以 ()2 2 2 a b a b p q p q +++≥，则 () () 2 2121 32x y x y x y +++-+≥ 3224+≥ 【评注】在求有些多元函数的最值时，恰当构造向量模型，利用向量数量积的性质，常可使 复杂问题变得简单明了，使繁琐的解题显得巧妙自然。 方法三 因为 0,2x y x y >>+≤，所以 01y << 又因为 ()() 2121332222211y x y x y y y y y -++=+-+-+-≥

6.2 多元函数的偏导数和全微分

6．2 多元函数的偏导数和全微分 6．2．1 偏导数的概念与计算 1．偏导数定义 对于二元函数),(y x f z =，如果只有自变量x 变化, 而自变量y 固定, 这时它就是x 的一元函数, 这函数对x 的导数, 就称为二元函数),(y x f z =对于x 的偏导数。 定义：设函数),(y x f z =在点(x 0, y 0)的某一邻域内有定义, 当y 固定在y 0而x 在x 0处有增量?x 时, 相应地函数有增量),(),(0000y x f y x x f -?+ 如果极限x y x f y x x f x ?-?+→?) ,(),(lim 00000 存在, 则称此极限为函数),(y x f z =在点(x 0, y 0)处对x 的偏导数, 记作： 0y y x x x z ==??， 0y y x x x f ==??，0 0y y x x x z ==，或),(00y x f x 。 即：x y x f y x x f y x f x x ?-?+=→?) ,(),(lim ),(00000 00. 类似地，函数),(y x f z =在点(x 0, y 0)处对y 的偏导数定义为： y y x f y y x f y ?-?+→?) ,(),(lim 00000 , 记作： 0y y x x y z ==??， 0y y x x y f ==??，0 0y y x x y z ==，或),(00y x f y 。 偏导函数：如果函数),(y x f z =在区域D 内每一点),(y x 处对x 的偏导数都存在, 那么这个偏导数就是x 、y 的函数, 它就称为函数),(y x f z =对自变量x 的偏导函数, 记作 x z ??， x f ??， x z ， 或),(y x f x 。 偏导函数的定义式：x y x f y x x f y x f x x ?-?+=→?) ,(),(lim ),(0 . 类似地, 可定义函数),(y x f z =对y 的偏导函数, 记为 y z ??, y f ??, y z ，或),(y x f y 。

求二元函数极限的几种方法.

1 1.二元函数极限概念分析 定义1 设函数f 在2D R ?上有定义，0P 是D 的聚点，A 是一个确定的实数.如果对于任意给定的正数ε，总存在某正数δ,使得00(;)P U P D δ∈时，都有 ()f P A ε-<, 则称f 在D 上当0P P →时，以A 为极限，记0 lim ()P P P D f P A →∈=. 上述极限又称为二重极限. 2．二元函数极限的求法 2.1 利用二元函数的连续性 命题 若函数(,)f x y 在点00(,)x y 处连续，则 0000(,)(,) lim (,)(,)x y x y f x y f x y →=. 例1 求2 (,)2f x y x xy =+ 在点(1,2)的极限. 解： 因为2 (,)2f x y x xy =+在点(1,2)处连续，所以 12 212 2lim (,) lim(2) 12125. x y x y f x y x xy →→→→=+=+??= 例2 求极限()()2 21,1,21 lim y x y x +→． 解： 因函数在()1,1点的邻域内连续，故可直接代入求极限，即 ()()221,1,21lim y x y x +→=31 ．

2 2.2 利用恒等变形法 将二元函数进行恒等变形，例如分母或分子有理化等. 例3 求 00 x y →→ 解： 00 x y →→ 0x y →→= 0x y →→= 00 1. 4 x y →→==- 例4 ()() 2 2 220,0,321 )31)(21(lim y x y x y x +-++→． 解： 原式()() ( )) ( ) () ,0,02 211lim 231x y x y →+= + ()( 22 ,0,0lim x y →= 11022 = +=．

多元函数的极限与连续习题课

第十六章 多元函数的极限与连续习题课 一 概念叙述题 1.叙述0 lim ()P P f P A →=，其中0,P P 的坐标为00(,),(,)x y x y ． lim ()0,0,P P f P A εδ→=??>?>当00(;)P U P D ∈I δ时，有()f P A ε-< （方形邻域）0,0,εδ??>?>当0x x δ-<，0y y δ-<， 00(,)(,)x y x y ≠，有(,)f x y A ε-< （圆形邻域）0,0,εδ??>?>当0δ<，有(,)f x y A ε-<． 2. 叙述 00(,)(,) lim (,)x y x y f x y →=+∞，00(,)(,) lim (,)x y x y f x y →=-∞， 00(,)(,) lim (,)x y x y f x y →=∞的定义． 000000(,)(,) lim (,)0,0,,,(,)(,)(,)x y x y f x y G x x y y x y x y f x y G δδδ→=+∞??>?>-<-<≠>当时，有 0,0,0(,)G f x y G δδ??>?>< <>当时，有000000(,)(,) lim (,)0,0,,,(,)(,)(,)x y x y f x y G x x y y x y x y f x y G δδδ→=-∞??>?>-<-<≠<-当时，有 000000(,)(,) lim (,)0,0,,,(,)(,)(,)x y x y f x y G x x y y x y x y f x y G δδδ→=∞??>?>-<-<≠>当时，有． 3.叙述 0(,)(,) lim (,)x y y f x y A →+∞=的定义． 00(,)(,) lim (,)0,0,0,,(,)x y y f x y A M x M y y f x y A εδδε→+∞=??>?>?>>-<-<当时，有 4.叙述 0(,)(,) lim (,)x y x f x y →-∞=+∞的定义． 00(,)(,) lim (,)0,0,0,,(,)x y x f x y G M x x y M f x y G δδ→-∞=+∞??>?>?>-<<->当时，有 5. 叙述 (,)(,) lim (,)x y f x y →-∞+∞=-∞的定义． (,)(,) lim (,)0,0,,(,)x y f x y G M x M y M f x y G →-∞+∞=-∞??>?><-><-当时，有． 注：类似写出(,)(,) lim (,)x y f x y →=VW d 的定义，其中d 取,,,A ∞+∞-∞，?取0,,,x ∞+∞-∞， W 取0,,,y ∞+∞-∞． 6.叙述f 在点0P 连续的定义． f 在点0P 连续?ε?， 0δ?>，只要0(;)P U P D δ∈I ，就有0()()f P f P ε-< ?ε?， 0δ?>，当0x x δ-<，0y y δ-<，就有00(,)(,)f x y f x y ε-< ?ε?， 0δ?>，δ，就有00(,)(,)f x y f x y ε-<．

《数学分析》多元函数的极限与连续

第十六章 多元函数的极限与连续 ( 1 0 时 ) §1 平面点集与多元函数 ( 3 时 ) 一. 平面点集: 平面点集的表示: ),(|),{(y x y x E =满足的条件}. 1. 常见平面点集: ⑴ 全平面和半平面: }0|),{(≥x y x , }0|),{(>x y x , }|),{(a x y x >, }|),{(b ax y y x +≥等. ⑵ 矩形域: ],[],[d c b a ?, 1|||| ),{(≤+y x y x }. ⑶ 圆域: 开圆, 闭圆, 圆环. 圆的个部分. 极坐标表示, 特别是 }cos 2|),{(θθa r r ≤和}sin 2|),{(θθa r r ≤. ⑷ 角域: }|),{(βθαθ≤≤r . ⑸ 简单域:-X 型域和-Y 型域. 2. 邻域: 圆邻域和方邻域，圆邻域内有方邻域，方邻域内有圆邻域. 空心邻域和实心邻域, 空心方邻域与集 }||0 , ||0|),{(00δδ<-<<-

多元微分学复习笔记

11.多元函数微分学 1.全微分：多元函数可微指该函数在该点存在向量使得 向量b成为函数该点的导数，成为函数的全微分2.偏导：某点关于某个自变量的导数成为该店关于自变量得偏导。 3.多元函数：可微 4.方向导数：类似于偏导是全导数在某个方向上的投影。所以 5.梯度：梯度就是偏导数构成的行向量。 注：当函数在该点可微时，梯度就是导数，只不过导数一般写作列向量，梯度是行向量。 6.高阶偏导数：当混合偏导数在该点连续时混合偏导数是相等的。7.高阶微分：由于存在高阶混合偏导，所以高阶微分类似于二项式比较复杂难求。 。） 9.多元复合函数求导法则：链式法则：再求复合函数再求一次导 10.向量值函数的链式法则较复杂，但都是在向量值函数的基础上加上链式法则。而且用矩阵表示更方便。 11.复合函数一阶全微分不变性：无论是多元函数还是多元复合函数，一阶全微分的形式都不变。12中值定理：函数凸区域内可微 而高阶全微分由于混合偏导不为零，所以形式会变 即凸区域内两点中间至少存在一个点的全微分与两点连线的差值。 13talyor公式：类比一元函数泰勒公式将一元函数的k阶导数替换为多元函数的导数 。 Lagrange 型余项. Peano型余项：Rk = o(ρ^k)(ρ → 0) 14.隐函数： 一元隐函数定理：设 ? ? R2 是区域, P(x0, y0) ∈ ?, F(x, y) 是定义在 ? 上的二元函数且：f(x0, y0)=0，在（x0.y0）的一定邻域内有连续偏导数，且f对y的偏导数不为零。则在点 P 的某邻域U(P) ? M 内方程(11.4.1) 能唯一地确定可导的隐函数。且 隐函数求导公式 注：1在上述定理中, 如果 F(x, y) 在 ? 上 k 阶连续可微, 则隐函数 y = y(x) 也在U(x0, ρ)上 k 阶连续可微. （隐函数求导公式）2.类似地, 若 Fx(x0, y0) ?= 0可以确定 x 为 y 的隐函数 x = g(y). 3.定理的条件是充分但不必要的.例如 F(x, y) = x^3? y^3 = 0 在 (0, 0) 点附近可确定隐函数 y = f(x), 但 Fy(0, 0) = 0.多元隐函数定理：

多元函数求最值

多元函数求最值问题 一.【问题背景】 多元函数是高等数学中的重要概念之一，但随着新课程的改革，高中数学与大学数学知识的衔接，多元函数的值域与最值及其衍生问题在高考试题中频频出现，因其技巧性强、难度大、方法多、灵活多变而具有挑战性，成为最值求解中的难点和热点。同时，多元函数最值问题中蕴含着丰富的数学思想和方法，而且有利于培养学生联想、化归的解题能力。因此，怎样求多元函数的最值，是师生们非常关注和必须解决的问题，也是高考考生们必须具备的解题技能。 二.【常见的方法】 导数法、消元法、均值不等式法（“1”代换）、换元法（整体换元 三角换元）、数形结合法、柯西不等式法、向量法等 主要思想方法：数形结合、化归思想等 三.【范例】 例1：已知实数,x y 满足0x y >>，且2x y +≤，则21 3x y x y ++-的最小值为 。 方法一 因为422x y +≥，所以 ( )2121 4( )()[(3)()]3323333x y x y x y x y x y x y x y x y x y x y ++++-+-+--+=+ + +-+≥≥ 当且仅当1,3x y ==-取等号，故 213x y x y ++- 的最小值34 + 【评注】这是一个二元函数的最值问题，通常有两个途径，一是通过消元，转化为一元函数， 再用单调性或基本不等式求解，二是直接用基本不等式，因已知条件中既有和的形式，又有积的形式，不能一步到位求出最值，考虑用基本不等式放缩后，再通过不等式的途径进行。 方法二 利用不等式()2 22a b a b p q p q +++≥ ，引证： 记向量x y == ，因为() 222x y x y ?? ≤ 所以 ()2 2 2 a b a b p q p q +++≥ ，则 ) () 2 12132x y x y x y ++-+ ≥ 【评注】在求有些多元函数的最值时，恰当构造向量模型，利用向量数量积的性质，常可使 复杂问题变得简单明了，使繁琐的解题显得巧妙自然。 方法三 因为 0,2x y x y >>+≤，所以 01y << 又因为 ()() 2121332222211y x y x y y y y y -++=+-+-+-≥