学习重积分的核心是什么

文摘   2024-10-12 23:04   内蒙古  

多元函数和一元函数有着本质的区别。

极限的区别

一元函数 的极限

存在当且仅当

学术点说左极限等于右极限. 就是站在 轴上从左边走和从右边走得到的极限都一样。因为一元函数的定义域在数轴上,你站在数轴上只能向左走或者向右走,不能上下跳跃。然后看头顶上对应的函数是否趋向于一个数?左右两边是否趋向于同一个数。

一元函数左右极限示意图

然后我们来看二元函数,设二元函数 在点 的邻域内有定义, 若

则称函数 在点 处有极限。

区别于一元函数,二元函数的定义域是平面上的区域,所以我们站在平面上往 点走的时候,可以沿直线也可以沿曲线,也可以沿 360° 各个方向。两个方向和无穷多个方向明显是两回事。当然,对于二元函数和三元函数或者是更多元的函数没有本质的区别。

求导的区别

我们反复在说函数, , 给定一个 , 通过对应的法则求出 。一元函数的导数就是看 的变化率。

二元函数 , 自变量变成了两个,我们可以研究

  • 变, 不变
  • 不变,
  • 变,

前两种情况对应求偏导,最后一种情况是全微分。

来一个简单的求偏导的题目。

让我们复习一下目前为止学过的积分

不定积分

定积分

那么多元函数的积分怎么积?

Q: 多个变量的积分怎么积?

A:一个一个积鸭。

我说回答的太棒了。说到了精髓。然后我又问

Q: 一个一个积那就涉及到一个顺序问题。先积哪个,后积哪个。

比如我要先积 , 后积 。那么积第一个变量 的时候 怎么办

A: 把 当成常数。

然后我非常开心的说,很棒!这就是多元函数积分的精髓!!!

那么我们接下来就来理解一下把 当成常数是什么意思。

接下来我们举几个例子

比如我们要在如下的一个矩形区域上积分,

很自然可以写出积分范围

那么作为例子,试着计算

这个我就不算啦,会的都会。通过观察上面的计算过程我们发现先对 积分,得到一个 的函数,最后再计算一个关于 的定积分。

如果计算

先计算

这里是把 当成常数的意思. 再算

那如果是

区域是由直线 围成的.

如果先积 , 上下限要怎么写?

是不是要写成这样 则 b'n

那这样就和矩形区域没区别了鸭。然后有同学说✖

那我要是把 换成 , , 那应该✖多少?

而且我们怎么保证在上半三角形和下半三角形积分是一样的???

所以✖一个常数显然不靠谱。那正确的做法是什么呢?

我们现在在找 的范围,我们取具体的 来看一下

所以应该怎么写呢, 是不是这样

所以我们这里说把 当成常数是什么意思,不同的 对应不同的 的取值范围。不是当 不存在。

所以接下来又有几个练习

感谢萌萌供图,手动笔芯

我们把左边三个积分统一一下形式便是箭头右边的。.

这便是今天要提到的含参变量积分。

含参变量积分终于露出了庐山真面目

好的,非常棒,现在已经有含参的感觉了哈。

接下来是我们的理论部分。

我们要研究 这个函数的连续性和可导性。

连续

要想使得 连续,即

接下来按照极限定义简要证明一下

进一步解释最后一步


的连续性

.


所以 的连续性可以推出 的连续性.

课本定理内容表述

可参考书上的这个证明.


所以回到这篇文章的题目,还是要分清什么时候是变量,什么时候是常量。把另一个变量当成常数是什么意思。先积 y , y 的上下限该怎么写。

南山之阳
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