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QUICK REFERENCE
做题速查 · 先画关系和区域

多元函数与空间积分

多元题最容易乱,是因为变量关系、几何区域和定理条件同时出现。先把它们拆开,题目就会清楚很多。

使用方式

做题卡住时,先看“什么时候用”,再看“先做什么”;最后用“容易错”检查自己的步骤。

变量与微分

遇到题目先想这一层
01

偏导数

它是什么:求一个变量的变化率时,把其他自变量暂时固定。

什么时候用:看到 fₓ、fᵧ 或“对 x 求偏导”时使用。

先做什么:明确固定谁,再像单变量函数一样求导。

容易错:偏导存在不等于连续,更不等于可微。

02

链式法则

它是什么:变量通过中间量影响结果,总变化率要把每条依赖路径相加。

什么时候用:出现 z=f(u,v),u、v 又由 x、y 表示时使用。

先做什么:画依赖图,沿每条路径求导后相加。

容易错:二阶导数不能只把一阶导数平方。

03

隐函数求导

它是什么:虽然 y 或 z 没有单独解出来,也可以把关系式整体求导。

什么时候用:出现 F(x,y)=0 或 F(x,y,z)=0 时使用。

先做什么:对等式两边求导,把隐含变量的导数保留,再解出目标导数。

容易错:多元偏导时要固定题目没有求导的变量。

04

全微分与方向导数

它是什么:可微时,函数增量可以用各偏导组成的线性式近似;方向导数是沿指定方向的变化率。

什么时候用:题目出现 Δz、近似、梯度或方向时使用。

先做什么:先求梯度,再确认方向向量是否单位化。

容易错:方向向量没单位化会造成比例错误。

极值与积分

遇到题目先想这一层
01

多元极值

它是什么:驻点满足所有一阶偏导为 0,再用二阶信息判断局部形状。

什么时候用:题目问极大、极小、鞍点或最值时使用。

先做什么:先找全部驻点,再算 Hessian 判别式,闭区域还要看边界。

容易错:D=0 时二阶判别法没有结论。

02

二重积分区域

它是什么:二重积分的关键通常是区域,不是积分本身。

什么时候用:题目给出几条直线、曲线或不等式时使用。

先做什么:先画区域,求交点,再决定先对 x 还是 y 积分。

容易错:上下限必须覆盖区域一次且不能重叠。

03

坐标变换

它是什么:把区域和被积函数换到更合适的坐标系,Jacobian 负责面积 / 体积缩放。

什么时候用:圆、球、旋转面或椭圆结构明显时使用。

先做什么:先换边界,再换函数和面积 / 体积元。

容易错:极坐标的面积元是 r dr dθ,不能漏 r。

04

三重积分

它是什么:把空间区域按投影、截面或柱球坐标拆成可积范围。

什么时候用:题目出现体积、质量、密度或曲面围成的立体时使用。

先做什么:先画投影和截面,再写上下边界。

容易错:三维范围比计算更重要,先别急着积分。

05

Green / Gauss / Stokes

它是什么:把边界上的积分换成区域、体积或旋度相关的积分。

什么时候用:看到闭曲线、闭曲面、通量或环流时使用。

先做什么:先判断对象、方向、是否闭合以及区域连通性。

容易错:方向和正向约定错了,结果会差一个符号。

做完题快速检查

避免会做但丢分
  • 先画变量依赖图或几何区域
  • 写出适用条件再套定理
  • 把方向、边界和 Jacobian 单独检查
  • 极值题不要漏边界,积分题不要只看代数