理论教育 多元函数基本概念的分析介绍

多元函数基本概念的分析介绍

时间:2023-05-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:引例1设本金p为常数,利息率为r,经过n个周期后,按复利计算的本利和为F=p(1+r)n,F随着变量r、n的变化而变化.引例2圆柱体的体积V和它的底半径r、高h之间具有关系V=πr2h,这里,当r,h在集合{(r,h)|r>0,h >0}内取定一对值(r,h)时,V对应的值就随之确定.1.二元函数的定义域定义1设非空点集DR2,对于D中每一有序数组(x,y),变量z按照一对应法则f总有唯一确

多元函数基本概念的分析介绍

引例1 设本金p为常数,利息率为r,经过n个周期后,按复利计算的本利和为F=p(1+r)n,F随着变量r、n的变化而变化.

引例2 圆柱体的体积V和它的底半径r、高h之间具有关系V=πr2h,这里,当r,h在集合{(r,h)|r>0,h >0}内取定一对值(r,h)时,V对应的值就随之确定.

1.二元函数的定义域

定义1 设非空点集D⊂R2,对于D中每一有序数组(x,y),变量z按照一对应法则f总有唯一确定的实数与之对应,则称z是变量x,y的二元函数,记为

区域D称为该函数的定义域,x,y称为自变量,z称为因变量.

二元函数z=f(x,y)在点(x0,y0)处所取得的函数值,记为

z是x,y的函数也可以记为z=z(x,y),z=φ(x,y)等等.

类似地,可以定义三元函数u=f(x,y,z)以及三元以上的函数.通常把二元及二元以上的函数统称为多元函数.

2.二元函数定义域

二元函数的定义域通常是一个平面区域,与一元函数的定义域类似,当自变量和因变量具有某种实际意义时,一般以自变量的实际意义来确定函数的定义域;当函数仅由解析式表示,则定义域就是使该解析式有意义的点(x,y)的全体构成的平面点集.

例3 求函数z=ln(y-x)+的定义域.

解 由函数的表达式可以看出,自变量的取值必须满足下列不等式组(www.daowen.com)

故函数的定义域为{(x,y)|y-x>0,x≥0,x2+y2<1}.它是平面上的一个有界开区域(如图7.15).

图7.15

图7.16

3.二元函数的几何意义

设函数z=f(x,y)的定义域为坐标平面上的某个区域D,对于D中的任一点P(x,y)就有一个确定的实数z=f(x,y)与之对应,于是得到空间直角坐标系中的一点M(x,y,z),当P点在区域D中变动时,相应的点M就在空间变动;当P点取遍中D的所有点时,点M的轨迹一般来说是空间的一个曲面(如图7.17).这个曲面就是二元函数z=f(x,y)的图形.即二元函数的几何图形一般为空间直角坐标系中的一个曲面,而其定义域D恰好是这个曲面在坐标平面xOy上的投影,因此也把z=f(x,y)称为曲面方程.

图7.17

例如:二元函数的图形是原点在中心,半径为1的上半球面,定义域是xOy平面上的以原点为中心的单位圆.(如图7.18)

图7.18

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