5. Частные производные функции n переменных.

Рассмотрим функцию u=f(x1, x2,…xn), заданную на множестве {M}. И пусть точка М(x1, x2, …, xn) внутрення точка области определения множества М

Рассмотрим в данной фиксированной точке М отношения частного приращения функции (Хк0) Оно должно быть таким, чтобы вновь полученная т.М с координатами (х1, …Хк-1, Хк+Хn,Xn+1 ….Хn) принадлежала множеству М.

Существует (1)

D'ef Если существует предел (1) частных приращений функции функции u=f(x1, x2,…xn) в точке М с координатами (х1, х2, ….хn) по переменной Хк к соответствующему приращению Хк аргумента Хк при Хк -> 0, то этот предел называется частной производной функции в т.М по аргументу Хк и обозначается одним из следующих символов: .

Замечание. Частная производная представляет собой обычную производную функции. Одной переменной Хк при фиксированных значениях остальных переменных.

6. Дифференцируемость функции n переменных.

Ф-ия u=f(x) назыв диффер в точке х0,если ее полное приращение в данной точке можно представить в виде ∆u=А1*∆х2+А2*∆х2+…+Аn*∆хn+α(∆х2)*∆х2+…+α(∆хn)*∆хn – ω(х0;∆х),где Аi-некоторые числа,не зависящие от ∆хi.

Перепишем ф-лу: ∆u=A1*∆x1+A2*∆x2+…+An*∆xn+ω(x0;∆x) (2)

|ω(x0;∆x)|/||∆x|| стремится к 0 при ||∆x||→0.

Ф-ия дифференцируема в каждой точке (x1, x2,…,xn),диффер на(x1, x2,…,xn).

[ T] Если u=f(x1,x2,x3,…,xn) дифференцируема в точке M(x1, x2,…,xn), то существуют частные производные данной функции по всем переменным, причем , где I= . Доказательство: из условий дифференцируемости функции запишем: xiU=AiXi+iXi, I= . Найдем предел :

Следствия:

• условие дифференцируемости функции в точке М можно записать в виде: xkU= (5)

• если u=f(x1,x2,x3…xn) дифференцируема в точке М, то ее представление приращение в форме (2) единственно. Док-во: В ф-ле (2) коэф-ты ∂u/∂xi опр единственным образом(по опр-нию частных произодных).

[Т2] Если u=f(x) диф в точке х0,то она непрер в точке х0. Док-во: lim∆u=0+0=0 при ∆x→0 и ∆хi→0 по опр-нию непрерывности ф-ии,что и т.д.

Замечание. Теорема,обратная теореме 1,не верна.

[Т3] Достаточное условие дифференцируемости функции: Если функция u=f(x1, x2,…,xn) имеет частные производные по всем переменным в некоторой окрестности точки М причем все частные производные непрерывны в самой точке Мо, то указанная функция дифференцируема в этой точке.

Функция u=f(x1,…xn) называется дифференцируемой в т М(x1, x2, …xn), если ее полное приращение представлено в виде

(2)u=A1x1+A2x2+….+AnXn +1x1+…nxn, где А1, А2, …, Аn некоторые числа, не зависящие от X1,X2….X числа, а 1, 2, …m б-м функции соответственно при х1->0, х2->0, …хm->0 Условие называется условием дифференцируемости функции в данной точке М евклидова пространства Е^m

Соотношение (2)называется условием дифференцируемости функции, причем 1=2….n=0, при Х1=Х2=Х3…Хn=0 можно записать следующим образом: u=А1 Х1+ А2 Х2)+…+ Аn Хn

Ф-ия,имеющая в точке х0 непрерывные частные произв-ые,назыв непрерыв диф в точке х0.