多元函數(shù)當(dāng)然就是f(x,y,z…),即不止一個自變量參數(shù),對它的求導(dǎo)實(shí)際上就是求偏導(dǎo)數(shù),比如對x求偏導(dǎo)數(shù)的時候,就把y,z等等看作常數(shù),然后按照一元函數(shù)的求導(dǎo)法則進(jìn)行,以此類推即可。
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二元函數(shù)的定義域通常是由平面上的一條或幾條光滑曲線所圍成的平面區(qū)域,圍成區(qū)域的曲線稱為區(qū)域的邊界,包括邊界在內(nèi)的區(qū)域稱為閉區(qū)域,否則稱為開區(qū)域。
常用導(dǎo)數(shù)公式:
1、y=c(c為常數(shù)) y'=0
2、y=x^n y'=nx^(n-1)
3、y=a^x y'=a^xlna,y=e^x y'=e^x
4、y=logax y'=logae/x,y=lnx y'=1/x
5、y=sinx y'=cosx
6、y=cosx y'=-sinx
7、y=tanx y'=1/cos^2x
8、y=cotx y'=-1/sin^2x
9、y=arcsinx y'=1/√1-x^2
1、首先要有函數(shù),設(shè)置成double類型的參數(shù)和返回值。
2、然后根據(jù)導(dǎo)數(shù)的定義求出導(dǎo)數(shù),參數(shù)差值要達(dá)到精度極限,這是最關(guān)鍵的一步。
3、假如函數(shù)是double fun(doube x),那么導(dǎo)數(shù)的輸出應(yīng)該是(fun(x)-fun(x-e))/e,這里e是設(shè)置的無窮小的變量。
4、C由于精度有限,因此需要循環(huán)反復(fù)測試,并判斷無窮小e等于0之前,求出上述導(dǎo)數(shù)的值。二級導(dǎo)數(shù)也是一樣,所不同的是要把上述導(dǎo)數(shù)公式按定義再一次求導(dǎo)。這是算法,具體的實(shí)現(xiàn)自己嘗試編程。
C語言的數(shù)據(jù)長度和精度都有限,因此用C語言編程求的導(dǎo)數(shù)并不精確,換句話說C語言編程不適合求導(dǎo)和極限。
擴(kuò)展資料:
舉例說明:
一階導(dǎo)數(shù),寫一個函數(shù) y = f(x):
float f(float x){ ...}
設(shè) dx 初值
計算 dy
dy = f(x0) - f(x0+dx);
導(dǎo)數(shù) 初值
dd1=dy/dx;
Lab:;
dx = 0.5 * dx; ?// 減小步長
dy = f(x0) - f(x0+dx);
dd2=dy/dx; ?// 導(dǎo)數(shù) 新值
判斷新舊導(dǎo)數(shù)值之差是否滿足精度,滿足則得結(jié)果,不滿足則返回
if ( ?fabs(dd1-dd2) 1e-06 ) { 得結(jié)果dd2...}
else { dd1=dd2;goto Lab;}。
求導(dǎo)數(shù)有兩種,一種是表達(dá)式求導(dǎo),一種是數(shù)值求導(dǎo)。
1.
表達(dá)式求導(dǎo):需要對表達(dá)式進(jìn)行詞法分析,然后用常見的求導(dǎo)公式進(jìn)行演算,求得導(dǎo)函數(shù)。在這方面,數(shù)學(xué)軟件matrix,maple做得非常好。如果自己用C進(jìn)行編程,不建議。
2.
數(shù)值求導(dǎo):利用導(dǎo)數(shù)的定義,用差分計算,當(dāng)自變量趨于0時,前后兩次差分收斂到需要精度,計算結(jié)束。這種方法可以求得某一點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)。
例如:
求一階導(dǎo)數(shù),原函數(shù)
y
=
f(x),
程序中是float
f(float
x){
...}
dx=0.01; //設(shè) dx 初值
do{
dd1=(f(x0) - f(x0+dx))/dx; //計算導(dǎo)數(shù)dd1
dx = 0.5 * dx; // 減小步長
dd2=(f(x0) - f(x0+dx))/dx; //計算導(dǎo)數(shù)dd2
}while (fabs(dd1-dd2) = 1e-06) //判斷新舊導(dǎo)數(shù)值之差是否滿足精度,滿足則得結(jié)果,不滿足則返回
在一元函數(shù)中,我們已經(jīng)知道,復(fù)合函數(shù)的求導(dǎo)公式在求導(dǎo)法中所起的重要作用,對于多元函數(shù)來說也是如此。下面我們來學(xué)習(xí)多元函數(shù)的復(fù)合函數(shù)的求導(dǎo)公式。我們先以二元函數(shù)為例:
多元復(fù)合函數(shù)的求導(dǎo)公式
鏈導(dǎo)公式:
設(shè)均在(x,y)處可導(dǎo),函數(shù)z=F(u,v)在對應(yīng)的(u,v)處有連續(xù)的一階偏導(dǎo)數(shù),
那末,復(fù)合函數(shù)在(x,y)處可導(dǎo),且有鏈導(dǎo)公式:
例題:求函數(shù)的一階偏導(dǎo)數(shù)
解答:令
由于
而
由鏈導(dǎo)公式可得:
其中
上述公式可以推廣到多元,在此不詳述。
一個多元復(fù)合函數(shù),其一階偏導(dǎo)數(shù)的個數(shù)取決于此復(fù)合函數(shù)自變量的個數(shù)。在一階偏導(dǎo)數(shù)的鏈導(dǎo)公式中,項數(shù)的多少取決于與此自變量有關(guān)的中間變量的個數(shù)。
全導(dǎo)數(shù)
由二元函數(shù)z=f(u,v)和兩個一元函數(shù)復(fù)合起來的函數(shù)是x的一元函數(shù).
這時復(fù)合函數(shù)的導(dǎo)數(shù)就是一個一元函數(shù)的導(dǎo)數(shù),稱為全導(dǎo)數(shù).
此時的鏈導(dǎo)公式為:
例題:設(shè)z=u2v,u=cosx,v=sinx,求
解答:由全導(dǎo)數(shù)的鏈導(dǎo)公式得:
將u=cosx,v=sinx代入上式,得:
關(guān)于全導(dǎo)數(shù)的問題
全導(dǎo)數(shù)實(shí)際上是一元函數(shù)的導(dǎo)數(shù),只是求導(dǎo)的過程是借助于偏導(dǎo)數(shù)來完成而已。