多元分析
偏導數
假設你站在山坡上,決定只朝正東走、絕不轉彎。你腳下感到的坡度——每向東一步海拔變化的速率——恰好就是一個偏導數。你凍結除一個之外的所有座標,只在那一個方向上測量普通的一元變化率。
嚴格地說,f 關於 x_i 在點 a 處的偏導數,是 (f(a + h e_i) - f(a))/h 當 h -> 0 時的極限,其中 e_i 是第 i 個座標方向。記作 df/dx_i(偏)、f_{x_i} 或 D_i f。計算它無非就是把其餘變數當作常數,做一元求導。
偏導數易於計算,但作為可微性的判據卻很危險。一個函數可以在某點擁有全部偏導數,卻仍在該點不連續。偏導數只探測座標軸方向,對斜方向上的行為一無所知,這正是需要更強的全導數概念的原因。
對 f(x, y) = x^2 y + sin(y):df/dx = 2xy(把 y 當常數),df/dy = x^2 + cos(y)(把 x 當常數)。在 (1, 0):df/dx = 0,df/dy = 1 + 1 = 2。
對每個變數各求一次,其餘固定。
全部偏導數存在並不蘊含可微,甚至不蘊含連續。但若所有偏導數在某點附近存在且在該點連續,則函數在該點可微(此時稱為連續可微,或 C^1)。偏導數的連續性是實用的充分條件。
另見