南方医科大学
汉语强化班

 

 

函数的微分

  

  学习函数的微分之前,我们先来分析一个具体问题:

  一块正方形金属薄片受温度变化的影响时,其边长由x0变到了x0+△x,则此薄片的面积改变了多少?

  解答:设此薄片的边长为x,面积为A,则A是x的函数:薄片受温度变化的影响面积的改变量,可以看成是当自变量x从x0取的增量△x时,函数A相应的增量△A,

  即:

  从上式我们可以看出,△A分成两部分,第一部分是△x的线性函数,即下图中红色部分;

  第二部分即图中的黑色部分,

  当△x→0时,它是△x的高阶无穷小,表示为:

 

  由此我们可以发现,如果边长变化的很小时,面积的改变量可以近似的用地一部分来代替。

  下面我们给出微分的数学定义:

  函数微分的定义

  设函数在某区间内有定义,x0及x0+△x在这区间内,若函数的增量可表示为,其中A是不依赖于△x的常数,是△x的高阶无穷小,则称函数在点x0可微的。

  叫做函数在点x0相应于自变量增量△x的微分,记作dy,

  即: =

  通过上面的学习我们知道:微分是自变量改变量△x的线性函数,dy与△y的差是关于△x的高阶无穷小量,我们把dy称作△y的线性主部。

  于是我们又得出:

  当△x→0时,△y≈dy.

  导数的记号为:

   ,

  现在我们可以发现,它不仅表示导数的记号,而且还可以表示两个微分的比值(把△x看成dx,即:定义自变量的增量等于自变量的微分),还可表示为:

  

  由此我们得出:若函数在某区间上可导,则它在此区间上一定可微,反之亦成立。

  

  微分形式不变性

  什么是微分形式不变性呢?

  设,则复合函数的微分为:

  ,

  由于,故我们可以把复合函数的微分写成

  

  由此可见,不论u是自变量还是中间变量,的微分dy总可以用与du的乘积来表示,

  我们把这一性质称为微分形式不变性。

  例题:已知,求dy

  解答:把2x+1看成中间变量u,根据微分形式不变性,则

  

  

  通过上面的学习,我们知道微分与导数有着不可分割的联系,前面我们知道基本初等函数的导数公式和导数的运算法则,那么基本初等函数的微分公式和微分运算法则是怎样的呢?

  下面我们来学习——基本初等函数的微分公式与微分的运算法则

  

  

  

 

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