一个关于偏导数公式的问题:∂u和∂v为什么不能约去?

一个关于偏导数公式的问题:∂u和∂v为什么不能约去?

更新:7月4日22:00updated放在后半,之前的回答只字未易

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1.

简而言之:

2.

繁而言之:

不像常微分里那样,若,则. 偏微分复合函数直接约分根本就是错的。

接下来一段话可能有些让你觉得繁琐乏味,但是看完之后对此问题你就不会再说:因为公式就是这么写的,因为是偏微分,所以就是不能约分。

首先,请记住在计算的时候,一定要清楚当随着变化的时候谁没有变。

也许你会说:所以是没有变。这样说姑且算对,但是只知道这一点的人就会提出这个问题:

也许你还是觉得这个问题自找麻烦了,那么请打开一本

的教科书,比如 汪志诚 的,你就会看到、这类绝非扯淡的偏微分方式。

回到我们的原本的问题上来,单独地处理和的问题时,我们不会问"没变化自变量是谁"。

当问题是处理它们的关系之时,”没变化自变量是谁“就值得考虑了。

在计算之时,随着一起变化,而本来是和一起共同决定的值的保持不变,在计算之时,本来与一起决定的值的没有变.

此外,还知道 是和的函数,而和又都是和的函数,所以最基层的自变量是和.

这样一来,计算的过程从最基层的自变量与的角度理解就是随变化而变化,未变化的是.

于是乎,一边是:自由变化,固定不变,而与均可以随着的改变而变化。一边是:倒是仍能自由变化,右侧分式的也可以随而变化,不过左侧分式的出现在分母位置,也就是说被锁定死了,所以计算结果自然不会与相等。

用比较专业的话来说就是:定义偏导数的时候,一定要说明使用的整体坐标系统,而不是只看“分子”和“分母”。

用通俗一些的话来说:一所名叫的房子里面有两个房间:和,两个房间里面都有两种人和,直接算相当于让两个房间里面的类型的人闭嘴,听听整个房子里面类型的人说话是什么效果,而相当于先封印房间,只开放房间,然后看看只让房间里面类型的人说话是什么效果。至于那个完整的偏微分展开式也可以做类似的比拟来理解。

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接下来,我将采用古典的几何直观方法给出微分形式的论证。

可微的一元函数可以看成平面上的一条曲线,而它的微小局部可以近似成一段直线。

在点附近微小的一段函数都可用一条直线(其实也就是它的切线)代替:

既然是等效的替代,就有理由认为直线的微分形式也是曲线的微分形式。

与此类似的,可微的二元函数可以看成三维空间中的一块曲面,它在点附近微小的一块曲面可以用小块平面代替:

两者共同的微分形式:

从可以直接得到,但是面对,和该怎么办呢?

那就强行让或者吧,,

不过这样写不太方便,改为

和

微分形式变为:

参考如下照片,倾斜的截面就是近似代替二元函数的平面,各个偏导数的几何意义如图所示:

暂且就这样吧