复合函数的偏导数

多元复合函数的求导法则,也称为链式法则。对于多元函数的链式法则,比较让人困惑的情形,就是函数里即含有自变量,又含有中间变量的情形。这种情形,我们可以将函数里的自变量当成中间变量来处理即可。所以对于复合函数的偏导数,只需要记住一点:有多少个中间变量,偏导数就有多少项,这样的话,问题就变得容易多了。

1,若 z=f(u,v),u=ϕ(x,y),v=ψ(x,y),则

zx=fuux+fvvxzy=fuuy+fvvy

要注意的是,这里只是两个中间变量,如果有多个中间变量,则有几个中间变量,应该有几项。这是一般的情况。

2,如果函数中即有自变量,也有中间变量,这会比较麻烦一点,如果只有一个自变量

z=f(x,y,t),x=ϕ(t),y=ψ(t)

dzdt=fxdxdt+fydydt+ft

3,若函数中即有自变量,也有中间变量,中间变量和自变量都多于一个,

z=f(u,v,x,y),u=ϕ(x,y),v=ψ(x,y)

zx=fuux+fvvx+fx

zy=fuuy+fvvy+fy

例1,设 z=x2siny,x=s2+t2,y=2st, 求zs,zt

解:zs=fxxs+fyys=2xsiny(2s)+x2cosy2t=4sxsiny+2tx2cosy

zt=fxxt+fyyt=2xsiny(2t)+x2cosy2s=4txsiny+2sx2cosy

例2,设 z=ex2+2xy+2xt,x=cost,y=sint,求 dzdt

解:dzdt=fxdxdt+fydydtd+ft=(2x+2y+2t)ex2+2xy+2xt(sint)+2xex2+2xy+2xtcost+2xex2+2xy+2xt=ex2+2xy+2xt(2sint(x+y+z)+2xcost+2x)

例3,设 u=xysinz,z=ex2+y,求 ux,uy

解:ux=fx+fzzx=ysinz+xycosz(2xex2+y)=ysinz+2x2ycoszex2+y

uy=fy+fzzy=xsinz+xycoszex2+y

例4,设 u=f(x2y2,exy),设 f 具有一阶连续偏导数,求 ux,uy

解:令 u=f(s,t),s=x2y2,t=exy,则

ux=fssx+fttx=f12x+f2yexy

uy=fssy+ftty=f1(2y)+f2xexy

这里我们记 f1=fs,f2=ft