全增量与偏增量的关系需要根据函数类型具体分析,以下是详细说明:
一、全增量与偏增量的定义
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全增量 :函数$z = f(x, y)$在点$(x_0, y_0)$到点$(x_0 + \Delta x, y_0 + \Delta y)$的增量,表示为 $$ \Delta z = f(x_0 + \Delta x, y_0 + \Delta y) - f(x_0, y_0) $$
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偏增量 :
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关于$x$的偏增量:$\Delta z_x = f(x_0 + \Delta x, y_0 + \Delta y) - f(x_0, y_0)$
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关于$y$的偏增量:$\Delta z_y = f(x_0, y_0 + \Delta y) - f(x_0, y_0)$
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二、全增量与偏增量的关系
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线性函数 的全增量等于偏增量之和
对于线性函数(如$z = ax + by + c$),其全增量可表示为 $$ \Delta z = a\Delta x + b\Delta y $$
而偏增量分别为$\Delta z_x = a$和$\Delta z_y = b$,显然满足 $$ \Delta z = \Delta z_x + \Delta z_y $$
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非线性函数 的全增量不等于偏增量之和
例如,函数$z = xy$在原点$(0,0)$处:
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全增量$\Delta z = f(0 + \Delta x, 0 + \Delta y) - f(0, 0) = \Delta x \cdot \Delta y$
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偏增量$\Delta z_x = f(0 + \Delta x, 0) - f(0, 0) = 0$,$\Delta z_y = f(0, 0 + \Delta y) - f(0, 0) = 0$
显然,$\Delta z \neq \Delta z_x + \Delta z_y$(除非$\Delta x$或$\Delta y$为0)
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三、补充说明
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全微分与偏导数的关系 :对于可微函数,全增量$\Delta z$可以近似表示为 $$ \Delta z \approx f_x(x_0, y_0)\Delta x + f_y(x_0, y_0)\Delta y $$
其中$f_x$和$f_y$是偏导数。当函数在某点可微时,该近似在局部是精确的,但全微分是线性函数,其全增量始终等于偏增量之和。
全增量是否等于偏增量之和取决于函数是否为线性函数。线性函数满足该性质,而非线性函数则不满足。