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经济应用数学课件5-1
教学建议
学习目标
第五章 多元函数微分学
§ 5.1 偏导数
§ 5.2 二元函数的极值
§ 5.3 条件极值
§5.1 偏导数
一. 二元函数的概念 二. 偏导数 三. 需求的交叉弹性 四. 二阶偏导数
一. 二元函数的概念
案例1 圆柱体的体积公式
V πr2h (r0,h0).
描述了圆柱体的体积 (因变量)与其底面半
解 当 p12,p24,Y20时,0Q1 36. 又
Q1 p2
3,
所以
E12Q p21Q p21 334613.
注意到
E12
1 3
0,
说明货物1和货物2之间存在着替代关系.
f x
.
y x (2)对 求导数时,是把二元函数 zf(x,y)中的 视为常量,
y z y 只把 作为变量, 对 求偏导数,记作
fy(x, y),
z y,
z y
,
f y
.
x (1) 二元函数 zf(x,y)在点(x0, y0)关于 的偏导数,记作
z , fx(x0,y0),
x (x0,y0)
称
E1 2
Q1 p2
p2 Q1
为货物1和货物2需求的交叉价格弹性,用来衡量当货物1的 价格和收入保持不变时,货物1需求量的变动对货物2价格变 动的灵敏程度.
Q 1Q 1(p1,p2,Y).
需求的交叉价格弹性
E1 2
Q1 p2
p2 Q1
若 E12 0,则货物1和货物2之间存在着互补关系;
若 E12 0,则货物1和货物2之间存在着替代关系.
r h V 径 和高 之间的确定关系. r h 这是一个以 和 为自变量的二元函数.
h r
案例2 生产函数
( A0,0,0为•常数)
QAKL (K0,L0).
Q K L 描述了产量 (因变量)与投入的两种生产要素 (资本)和
(劳动力)之的确定关系.
K L 这是一个以 和 为自变量的二元函数.
产量,也称产出水平
将 x0, y1代入上式,得
fx(0,1)2xex23y2(0,1)0.
x y (2)视 为常量,对 求偏导数,有
fy (x ,y ) e x 2 3 y 2 ( 6 y ) 6 y e x 2 3 y 2 .
将x1, y0代入上式,得
fy(1,0)6yex23y2(1,0)0.
练习3 求函数z xy(x0) 的偏导数.
当 E 12 的绝对值接近于0时,货物1和货物2之间几乎
互不相关.
练习5设货物1的需求量 Q 1 与 p 1 、p 2 及Y的函数关系由下式给出 1
Q 1 Q 1(p 1,p 2,Y ) 1 2 4p 1 3 p 2 1Y 0 ,
求当 p12,p24,Y20时0货物1和货物2需求的交叉
价格弹性 E 12 ,并说明二者的关系.
z x
, (x0, y0)
f x
. (x0, y0)
y (2) 二元函数 zf(x,y)在点(x0, y0)关于 的偏导数,记作
fy(x0, y0),
z , y (x0,y0)
z y
, (x0, y0)
f y
. (x0, y0)
练习1
设
zx33x2y3exy,求
z x
,
z y
.
x y 解 (1)对 求偏导数时, 视 为常量,有
xz3x26x3 yexy,
y x (2)对 求偏导数时, 视 为常量,有
yz 9x2y2ex.
练习2 设 f(x,y)ex23y2,求 fx(0,1), fy(1,0).
解 先求偏导数,再求偏导数在指定点的值.
y x (1)视 为常量,对 求偏导数,有
fx (x ,y ) e x 2 3 y 22 x 2 x e x 2 3 y 2 .
u x y z 解 这是三元函数,应求 对 、对 、对 的偏导数.
z x y (1)视 和 为常量,对 求偏导数,有
u xex2y3z42x2xex2y3z4.
z x y (2)视 和 为常量,对 求偏导数,有
u yex2y3z43y23y2ex2y3z4.
x z y (3)视 和 为常量,对 求偏导数,有
二元函数的定义域通常是 Oxy平面上的一个平面区域,记作D.
函数zf(x,y)在点(x0, y0)的函数值记作f (x0,y0)或 z (x0, .y0)
二元函数 zf(x,y)也有类似于一元函数 y f(x)存在极限
及在一点(x0, y0)连续的概念.
u x z y 以 、 和 为自变量, 为因变量的三元函数记作
u zex2y3z44z34z3 ex2y3z4 .
三.需求的交叉价格弹性
在第三章中,我们介绍了一元函数弹性的概念.现在我们 利用偏导数的知识来研究多元函数的弹性问题.
假定货物1的需求量 Q 1是货物1、货物2的价格(记作 p 1 、p 2 )
与消费者收入 Y的函数,即
Q 1Q 1(p1,p2,Y).
x y x 解 (1)对 求偏导数时, 视 为常量,这时 y 是幂函数,有
z x
yxy1.
y x x (2)对 求偏导数时, 视 为常量,这时 y 是指数函数,有
z y
xy
ln
x.
注意
xx 又可对看一成元是函一数个y分式f(:xy),的dd 微yx 既分表d 示y 与y对的
导数,
dx
微分之商.
但对二元函数 整体记号.比如,
uf(x,y,z).
二. 偏导数
z 二元函数 zf(x,y)有两个自变量,它求导数时,是因变量
x y 对 、对 分别求导数,故称为偏导数.
x y (1)对 求导数时,是把二元函数 zf(x,y)中的 视为常量, x z x 只把 作为变量, 对 求偏导数,记作
fx(x, y), z x,
z x
,
zf(x,y),
z 不能再看成 x
z x
、
z y
只是一个偏导数的
z与 x之商
二元函数偏导数概念很容易推广到三元函数.一个三元函数
uf(x,y,z)对 x的偏导数,就是固定自变量 y与z后, u作 x 为 的函数的导数;其他两个偏导数类推.
练习4 求函数 uf(x,y,z)ex2y3z4的偏导数.
以上两个案例的共同点是:两个自变量每取定一组值时, 按照确定的对应关系可以决定另外一个变量(因变量)的取值.
对照一元函数概念,这就是二元函数.
一般地,以 x和 y为自变量,以 z为因变量的二元函数记作
zf (x,y).
x 一元函数的自变量 的取值范围即定义域,一般是数轴上的
一个区间.
而二元函数自变量的取值范围由数轴扩充到Oxy平面上,