在数学分析中,全微分是一个重要的概念,它描述了多变量函数在某一点附近的局部线性近似。为了更好地理解这一概念,我们可以通过一系列习题来加深认识。
首先,考虑一个二元函数 \( z = f(x, y) \),其全微分可以表示为:
\[
dz = \frac{\partial f}{\partial x} dx + \frac{\partial f}{\partial y} dy
\]
这里,\( \frac{\partial f}{\partial x} \) 和 \( \frac{\partial f}{\partial y} \) 分别是函数 \( f \) 对 \( x \) 和 \( y \) 的偏导数。
习题 1:
设 \( z = x^2y + xy^2 \),求 \( dz \)。
解答:
对 \( z \) 求偏导数:
\[
\frac{\partial z}{\partial x} = 2xy + y^2, \quad \frac{\partial z}{\partial y} = x^2 + 2xy
\]
因此,全微分为:
\[
dz = (2xy + y^2) dx + (x^2 + 2xy) dy
\]
习题 2:
设 \( z = e^{x+y} \sin(xy) \),求 \( dz \)。
解答:
对 \( z \) 求偏导数:
\[
\frac{\partial z}{\partial x} = e^{x+y} (\sin(xy) + y \cos(xy)), \quad \frac{\partial z}{\partial y} = e^{x+y} (\sin(xy) + x \cos(xy))
\]
因此,全微分为:
\[
dz = e^{x+y} (\sin(xy) + y \cos(xy)) dx + e^{x+y} (\sin(xy) + x \cos(xy)) dy
\]
通过这些习题,我们可以看到全微分的应用不仅限于简单的多项式函数,还可以扩展到更复杂的复合函数。希望这些练习能帮助你更好地掌握全微分的概念。