一、全微分的概念
在一元函数y=f(x)中,若f′(x)≠0,那么函数的微分dy是函数的增量Δy的线性主部,可用微分dy近似代替增量Δy,其误差是自变量x的高阶无穷小量.下面在二元函数中讨论全微分.
设函数z=f(x,y)在点(x0,y0)的某邻域内有定义,当自变量x、y在点(x0,y0)处分别在该邻域内有增量Δx、Δy时,我们知道,函数z=f(x,y)在点(x0,y0)处的全增量为Δz=f(x0+Δx,y0+Δy)-f(x0,y0).
全增量Δz的计算一般比较复杂,类似于一元函数,希望能从Δz中分离出自变量的增量Δx、Δy的线性函数,作为Δz的近似值.
例1 设矩形金属薄片长为x0,宽为y0,则面积S=x0y0.设薄片受热膨胀,长增加Δx,宽增加Δy,其面积相应增加ΔS(图2-8),


图2-8
全增量ΔS由y0Δx,x0Δy,ΔxΔy三项组成,从图2-8可以看出,Δx·Δy这一项比其余两项小得多.令ρ=,当ρ→0时,ΔxΔy是ρ的高阶无穷小量,即ΔxΔy=ο(ρ).又因为x0,y0为受热前的量,与受热无关,对受热这一过程而言是常数,所以全增量ΔS只是Δx,Δy的函数,令x0=B,y0=A,则ΔS可表示为

这里与一元函数类似,从全增量ΔS中分离出Δx和Δy的线性部分AΔx+BΔy,再加上一项比ρ高阶的无穷小量ο(ρ).下面给出二元函数的全微分定义.
设二元函数z=f(x,y)在点(x0,y0)的某邻域内有定义,如果z=f(x,y)在点(x0,y0)的全增量

其中A、B与Δx、Δy无关,,o(ρ)是当ρ→0时,比ρ高阶的无穷小量,则称二元函数z=f(x,y)在点(x0,y0)处可微,并称AΔx+BΔy为函数z=f(x,y)在点(x0,y0)处的全微分,记作dz,即

当充分小时,可用全微分dz作为函数f(x,y)的全增量Δz的近似值.