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文档简介

1、§2 微分概念及其运算设在点可导,即下面的极限存在:因此,其中(),于是 ,(函数的增量=(的线性函数)+)物理意义:如果把视为时间时所走过的路程,时间内所走过的路程=以匀速运动所走过的路程+因为加速度的作用而产生的附加路程 定义4.2 设在有定义,如果对给定的,有,()其中与无关,则称在点可微,并称为函数在点的微分,记为 或 在点可导在点可微由前面的讨论得微分具有两大重要特征:1) 微分是自变量的增量的线性函数;2) 微分与函数增量之差,是比高阶的无穷小量.因此,称微分为增量的线性主要部分。事实上当时1即与是等价无穷小量。注1 系数是依赖于的,它是的函数,注2 微分dy既与有关,又

2、与有关,而和是两个互相独立的变量,但它对的依赖是线性的例1 自由落体运动中,即可表为的线性函数和的高阶无穷小量之和,由微分定义知,在t点可微,且微分它等于以匀速运动,在时间内走过的路程例2 圆面积,一可表示为的线性函数与的高阶无穷小之和,故函数在可微,且微分从几何上看,微分可以这样理解:是圆周长,当半径变大即圆面积膨胀时,设想圆周长保持不变,半径增大所引起的圆面积变化就是。这就是圆面积的微分,它与成正比,与圆面积真正的变化之差是较高阶的无穷小,当然圆不可能保持周长不变而膨胀,这只是一种设想而已,但当很小时,两者之差就更小了。例3 设正方形的边长为,则面积为 即可表为的线性函数和的高阶无穷小量之

3、和,故在点可微,且微分可微与可导的关系:定理4.5 函数在点可微的充要条件是:函数在点可导这时微分中的系数证明 充分性前面已证。必要性设在点可微,由定义知因此 故在点可导,且对一元函数而言,可微与可导是等价的,且有关系式 规定:自变量的微分等于自变量的改变量,这样微分公式又可写成于是有,在定义导数(微商)时,符号是作为一个整体,而现在微商可以看作是微分之商也就是说,微商的确是微分之商微分的几何意义:微分是曲线在处的切线对应的改变量用微分近似地代替改变量,从几何上看就是用切线的改变量近似地代替函数的改变量(以直代曲)由导数公式可得到基本初等函数的微分公式;等等同样借助于微商的运算法则,立即可得下面的微分运算法则(1) 四则运算法则(2) 复合函数的微分设,则复合函数的微分为把与相比较,虽然是自变量,是中间变量,但两者形式上是一样的,这一性质称为一阶微分形式的不变性。一阶微分形式不变性说明,可以在微分等式中代入变量例如,则 代入变量得 这种“代入”运算,在微商公式中就不可以做例如在中代入变量,得,显然结果是错误的例 设 ,利用微分运算法则求函数的微分。解 利用微分近似计算 用微

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