多元與向量微積分
偏導數(partial derivative)
想像你站在一座小山上,山的高度取決於兩件事:你往東走了多遠,往北走了多遠。先問一個更窄的問題:如果我朝正東方向邁一步,而完全不往北移動,地面上升得有多陡?這個單一方向上的斜率就是偏導數。你把除了一個變數以外的所有變數都凍結住,只測量這一個方向上的變化率。
對於含多個輸入的函數 f(x, y),關於 x 的偏導數記作 ∂f/∂x。計算方式和普通導數完全一樣,只是把其餘每個變數都當成固定的常數。例如,若 f(x, y) = x^2 y + y^3,則 ∂f/∂x = 2xy(把 y 看作一個數),而 ∂f/∂y = x^2 + 3y^2(把 x 看作一個數)。彎曲的符號 ∂ 讀作「偏」,提示我們其餘變數正被按住不動。
一個常見的誤解:偏導數只告訴你沿某一選定座標軸方向的斜率,而不是整體最陡的斜率。在真實曲面上,地面沿某個斜方向爬升的速度,可能遠快於沿任一座標軸的速度。要刻畫各個方向上的斜率,就要把各偏導數組合成梯度;單獨一個像 ∂f/∂x 這樣的數,本身永遠說不清全貌。
f(x, y) = x^2 y + y^3 => df/dx = 2xy, df/dy = x^2 + 3y^2
求 df/dx 時把 y 當常數;求 df/dy 時把 x 當常數。
把其餘變數固定住正是關鍵所在;如果那些變數其實與 x 相關聯,就需要改用鏈式法則和全導數。
又稱
另見