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求z=f(u,x,y),且u=φ(x,y)偏导数公式详细推导过程.谢谢

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:综合作业 时间:2024/05/21 19:07:07
求z=f(u,x,y),且u=φ(x,y)偏导数公式详细推导过程.谢谢
根据同济版高数教材描述如下:
设u=φ(x,y),v=ψ(x,y),w=ω(x,y),都在点(x,y)具有对和对的偏导数,函数z=f(u,v,w)在对应点具有连续偏导数,则复合函数
z=f[φ(x,y),ψ(x,y),ω(x,y)]
在点(x,y)的两个偏导数都存在,且可用下列公式计算
az/ax=az/au au/ax+az/av av/ax+az/aw aw/ax (6) (az/ax表示偏导数标记,方便输入)
az/ay=az/au au/ay+az/av av/ay+az/aw aw/ay (7)
(以上我比较清楚,下面内容就不太懂了,继续往下看 )
如果z=f(u,x,y)具有连续偏导数,而u=φ(x,y)具有偏导数,则复合函数
z=f[φ(x,y), x ,y] (8)
可看作上述情形中当v=x, w=y,的特殊情形,因此
av/ax=1, aw/ax=0 ,av/ay=0, aw/ay=1
从而复合函数(8)具有对自变量x及y的偏导数,且由公式(6)及(7)得
az/ax=af/au au/ax+af/ax (9)
az/ay=af/au au/ay+af/ay (10)
注意 这里az/ax与af/ax是不同的,前者是把复合函数(8)中的y看作不变而对x偏导数,后者是把f(u,x,y)中的u及y看作不变而对x的偏导数,az/ay与af/ay也有类似的区别.
现在的问题:从公式(6)到公式(9),结合已知条件,我不知道怎么样推导,
请求帮助:数学高手们可以给一个从公式(6)到公式(9)详细的推导过程吗?清楚的反映等式右边带有az的公式(6)怎么演变成等式右边带有af的公式(9)的.
另外注意:另外类似偏导数au/ax和导数du/dx的写法不要用f'的形式,就用现在的形式,所有中间步骤等于0的式子或值也要写出,不然我会搞混,谢谢了.
其实这是非常简单的一个东西,比如要让你算出一棵树上所有的叶子数目,那么你是不是要把所有分枝上的叶子都要数一遍?相同的道理,要求关于某一个变量的偏导数,就要把所有相关的分枝都求出来加到一起,至于每一个分枝上的偏导数,那就是一元复合函数求导数的方法了.大致的图形就相当于是一个复合链,如下

要求az/ax, 可以发现和x有关的分枝应该是两个,分别求出来再相加就行了:第一个分枝上应该等于af/au*au/ax, 第二个分枝上应该等于af/ax,因此有az/ax=af/au au/ax+af/ax                        你原来的(6)式关于y的偏导数是类似的求法.
至于你说的az/ax与af/ax是不同的,这是非常容易理解的,由上面的图可以知道,这里的x应该是扮演了两个角色,既是中间变量又是最终复合函数z=f(φ(x,y), x, y)的自变量,你要求的应该是最终的复合函数z=f(φ(x,y), x, y)关于x的偏导数,所以应该是az/az,而第二个分枝里要求关于x的偏导数时,它是与上面的u地位相同的,是属于z=f(u,x,y)的自变量,当然应该是af/ax了.