РефератыМатематикаЧаЧастинні похідні і диференціали вищих порядків

Частинні похідні і диференціали вищих порядків

















Пошукова робота на тему:


Частинні похідні і диференціали вищих порядків.


П
лан


Частинні похідні вищих порядків
Теорема про рівність змішаних похідних
Диференціали вищих порядків

6.11.Частинні похідні вищих порядків


Розглянемо функцію двох змінних
. Її частинні похідні
і
є функціями змінних
і
. Від цих похідних також можна знайти частинні похідні. Їх буде чотири, оскільки від кожної з функцій
і
можна знайти частинні похідні по
та по
. Назвемо їх частинними похідними другого порядку і позначатимемо:



- функція
два рази диференціюється по
;



- функція
диференціюється по
, а потім по
;



- функція
диференціюється по
, а потім по
;



- два рази диференціюється по
.


Похідні другого порядку також можна диференціювати по
і
. Одержані при цьому похідні називаються частинними похідними третього порядку функції
. Їх буде вісім. Аналогічно позначаються похідні більш високих порядків.


Приклад.
Знайти другі частини похідних від функції
.


Р о з в ’ я з о к. Знайдемо перші частинні похідні:



;
.


Диференціюємо кожну з них по
і
. Одержуємо частинні похідні другого порядку:



.


В розглянутому прикладі



.


Залежність результату диференціювання від порядку диференціювання за різними змінними визначає така теорема.


Теорема
. Якщо функція
та її частинні похідні
означені і неперервн

і в точці
і в деякому її околі, то в цій точці



,


тобто результат диференціювання не залежить від порядку диференціювання за різними змінними.


Доведення теореми опускаємо.


Зауваження
. Аналогічна теорема справедлива для будь-якого числа змінних і для похідних більш високих порядків.


Нехай
- диференційована в області
функція двох незалежних змінних
і
. В будь-якій точці
цієї області ми можемо обчислити новий диференціал:



.


Будемо називати його диференціалом першого порядку. Він залежить від значень
і
, тобто є функцією чотирьох змінних. Закріпивши
і
, одержимо функцію двох змінних
і
, означену в області
.


Диференціал від цієї функції в будь-якій точці
області
, якщо він існує, називається диференціалом другого порядку від функції
в точці
. Позначається
або
.


Отже, за означенням
.


Аналогічно визначаються диференціали третього, четвертого і т. д. порядків. Зокрема,



.


Якщо функція
в області
має неперервні частинні похідні до
- го порядку включно в кожній точці області
існують. Обчислимо їх:








тощо.


Введемо символічну
- у степінь
: вираз, одержаний в результаті піднесення двочлена, записаного в дужках, у звичайну
- у степінь із подальшою зміною степенів
і
, помножених на
, частинними похідними відповідного порядку від функції
.


Тоді





(6.72)




…………………………………………….




Зауваження
. Якщо
- диференційована функція проміжних змінних
і
, які, в свою чергу, є диференційованими функціями
і
, то, обчислюючи
,
і т. д. ,ми уже не одержимо формул (6.78) для обчислення диференціалів.


Так,




Тут

і
- не є постійними (постійні
). Отже, в цьому випадку форма запису другого, третього і т. д. порядків не є інваріантною.

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Частинні похідні і диференціали вищих порядків

Слов:586
Символов:4709
Размер:9.20 Кб.