多元微积分

偏导数怎么求:固定其他变量的步骤与例题

偏导数回答“只改变一个输入时,函数怎样变化”。计算前先写清楚是对 x、y 还是其他变量求导,然后在这一遍计算中固定剩余变量。

先看结论

对某个变量求偏导时,把其他独立变量暂时视为常数。

该规则适用于多元函数的偏导;如果变量之间存在隐式依赖,则需要使用隐函数求导。

以 f(x,y)=x²y+3y² 为例

求 fₓ 时把 y 看作常数。x²y 的导数是 2xy,而 3y² 不含 x,所以导数为 0。

因此 fₓ=2xy。这里的 y 没有消失,它作为固定系数保留在结果中。

求 fᵧ 时改为固定 x。x²y 的导数是 x²,3y² 的导数是 6y,所以 fᵧ=x²+6y。

两个偏导回答不同方向的问题。写答案时必须保留下标,不能只写一个没有方向的 f′。

1
固定 y:fₓ=2xy
2
固定 x:fᵧ=x²+6y
3
方向不同,结果通常不同

递进例题

∂∂x[x3 y2]\frac{\partial}{\partial x}\left[x^{3}\,y^{2}\right]
3 x2 y23\,x^{2}\,y^{2}

对 x 求偏导时,所有只含 y 的项都视为常数。

∂/∂y (sin(xy))
x cos(xy)

混合项 xy 对 x 的偏导为 y,对 y 的偏导为 x。

∂²/∂y∂x (x²y+y³)
2 x2\,x

二阶偏导要以上一次偏导结果为新的起点。

常见错误

  • • 没有先确定求导变量。
  • • 把固定变量直接删除,而不是把它当成常数系数。
  • • 把独立变量的偏导与隐式相关变量的求导混为一谈。
  • • 写二阶偏导时重复从原函数开始,导致阶数错误。

把同一道题带入计算器

每个链接都会打开对应计算器,并完整带入表达式、变量和必要条件。

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参考资料

常见问题

固定 y 是否意味着 y 永远是常数?+

不是。它只是在本次对 x 的偏导计算中暂时保持不变。

偏导数中为什么还会出现其他变量?+

其他变量作为固定参数影响斜率,因此通常会保留在结果中。

混合偏导 fₓᵧ 怎么计算?+

先对 x 求偏导,再对所得结果求 y 的偏导,并检查函数是否满足交换次序所需条件。

总结

求偏导前先标出方向,固定其他独立变量,再逐项求导。固定不等于删除,结果中保留其他变量通常是正确的。

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