全增量的计算通常指多变量函数中所有自变量同时变化时,函数值的实际改变量。以下是详细步骤和示例:
全增量的定义与计算方法
对于函数 z=f(x,y),当自变量 x 和 y 分别有增量 Δx 和 Δy 时,全增量 Δz 定义为:
Δz=f(x+Δx,y+Δy)−f(x,y)
即新函数值与原函数值的差。
计算步骤
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确定函数和变量的增量
明确函数表达式 f(x,y),以及自变量的变化量 Δx 和 Δy。
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计算变化后的函数值
将 x+Δx 和 y+Δy 代入函数,得到 f(x+Δx,y+Δy)。
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求全增量
用变化后的函数值减去原函数值,即得全增量 Δz。
示例
假设函数 z=f(x,y)=x2+3xy,当 x 从 2 变为 2.1(即 Δx=0.1),y 从 1 变为 0.9(即 Δy=−0.1)时,计算全增量。
步骤:
- 原函数值:
f(2,1)=22+3×2×1=4+6=10
- 新函数值:
f(2.1,0.9)=(2.1)2+3×2.1×0.9=4.41+5.67=10.08
- 全增量:
Δz=10.08−10=0.08
全增量与全微分的关系
全微分 dz 是线性近似,忽略高阶无穷小:
dz=fxΔx+fyΔy
其中 fx,fy 为偏导数。对于上述示例:
fx=2x+3y=7,fy=3x=6
dz=7×0.1+6×(−0.1)=0.7−0.6=0.1
实际全增量 Δz=0.08,近似值 dz=0.1,两者差异来自高阶小量。
注意事项
- 全增量是精确值,直接通过函数值计算。
- 全微分是线性近似,适用于微小变化(Δx,Δy 很小时更准确)。
根据具体问题,选择直接计算全增量或使用微分近似。