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隐函数求导

本页给出标准定义、定理条件、可执行步骤,并用图示梳理从识别到应用的关系。

一、基本概念

标准定义

若 F(x₀,y₀)=0、F 在点附近连续可微且 Fᵧ(x₀,y₀)≠0,则方程 F(x,y)=0 在该点附近唯一确定 y=φ(x)。

Fᵧ≠0 → F(x,y)=0 → y′=−Fₓ/Fᵧ

二、基本定理

条件与结论

由 F(x,φ(x))=0 求导得 y′=−Fₓ/Fᵧ;若 Fᵧ=0 而 Fₓ≠0,通常应改为把 x 看作 y 的函数。

条件检查

定理只在上述连续性、可导性、定义域、方向或收敛条件满足时使用。

三、基本方法

题目中的执行顺序
  1. 先写 F(x,y)=0 并确认目标点满足方程。
  2. 整体求导,保留 y′ 或其他隐含导数。
  3. 用非零偏导解出目标导数,并检查分母。

例题提示:把 y 当常量会漏项;多元偏导时必须固定题目没有求导的自变量。

四、推广应用

综合题中的连接

可推广到多元隐函数、切平面、参数曲面和高阶隐式求导。

五、易错辨析

反例与边界

易错与例子:把 y 当常量会漏项;多元偏导时必须固定题目没有求导的自变量。

检查条件、变量/方向、边界与等号条件,再确认结论没有超出题设。

隐函数求导:从定义到应用Fᵧ≠0F(x,y)=0y′=−Fₓ/Fᵧ
隐函数求导的识别、条件核对与计算路径

公式速查

公式、条件、场景

链式法则与全微分

z=f(u,v):zx=fuux+fvvx
dz=fxdx+fydy

条件:变量关系可微;偏导时固定其余自变量。

场景:复合函数、隐函数和方向导数。

极值判别

D=fxxfyy−fxy²
D>0,fxx>0:极小
D>0,fxx<0:极大;D<0:鞍点

条件:先求全部驻点;D=0 无结论。

场景:局部极值、闭区域最值和约束极值。

重积分与坐标

dA=r dr dθ
dV=r dz dr dθ
dV=ρ²sinφ dρ dφ dθ

条件:换坐标时同时替换区域、函数和体积元。

场景:圆、球、旋转体和三重积分。

积分定理

Green:∮Pdx+Qdy=∬(Qx−Py)dA
Gauss:∯F·n dS=∭div F dV

条件:闭合边界、方向和光滑性满足定理要求。

场景:环流、通量和边界积分化简。

使用边界

公式必须和适用条件一起使用;遇到边界、端点、方向或定义域问题,先检查条件再代入。