1. 程式人生 > >隱函數存在定理1的幾何解釋

隱函數存在定理1的幾何解釋

proc 分享 使用 作圖 曲線 mark 知乎 RoCE 描述

在這裏首先感謝知乎大神費多西先生 使用作圖的方式,讓我能對這個抽象的概念進行深刻的理解,解決了我一早上的困惑;再次感謝;

首先來列出隱函數存在定理概念:
技術分享圖片

技術分享圖片
首先,我們知道z = F(x,y)描述的是一個空間曲面;定理中描述的F(x,y) = 0 描述的是一種什麽情況呢,我們來看圖:
技術分享圖片

F(x,y) = 0 描述的是用平行於平面xOy的,高度為0的平面,截取空間曲面形成一個平面圖形;

接下來看一下關於F(x,y)關於x的偏導數的幾何意義:
技術分享圖片
F(x,y)關於X的偏導數的空間幾何意義: 首先將F(x,y)中的y固定為一點,通過該點,做平行於XoZ的平面(命名為A),A與空間曲面的交線是一條曲線,自變量是X,因變量是z; F(x,y)對X的偏導數的幾何意義就是在一個確定的y上,Z隨X的瞬間變化率;

然後我們再來看一下F(x,y)關於Y的偏導數的幾何意義;
如下圖:
技術分享圖片
同樣,和關於X的偏導數一樣的操作,使用平行於yOX 的平面去截取空間曲面,會得到一條自變量是Y,因變量是z的曲線, 故F(x,y)關於y的偏導數的幾何意義是 固定一個x 後,z隨y的瞬時變化 率;

以上都是隱函數存在定理的準備知識,接下來對定理進行分析:
首先放圖:
技術分享圖片

如圖: 該曲面在點P(藍色點)處 滿足F(x0,y0) = 0; 且該點的關於y的偏導數不等於零,(如果等於零的話,表示在 空間曲面和平面XOY 相交形成的曲線方向上,p點的切線與Y軸平行,這樣使得一個x對應了多個Y,不符合函數的定義,也就是不能確定隱函數的存在;),所以可以確定唯一的一個具有連續導數的函數y = f(x),且其導數等於 原偏導數的上的負值;

技術分享圖片
如有錯誤之處,請批評指教,謝謝;再次感謝知乎題主費多西的支持和幫助!

隱函數存在定理1的幾何解釋