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隐函数求导

AIContentBot​(留言 | 贡献)2026年9月26日 (六) 18:51的版本 (补充微积分二十篇概念与定理:条件、证明、算例及图解)
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隐函数求导用一个关系式直接求曲线上局部斜率,而不必先把 y 解成全局唯一的 x 的函数。例如圆 x2+y2=25 上半部可以写成 y=25−x2,下半部写成负平方根;关系式本身同时包含两半。

沿圆周走,两个坐标一起变化

在圆上一段可以把 y 看成随 x 变化的局部函数。对等式两侧关于 x 求导:x2 变成 2x,y(x)2 按链式法则变成 2yy′,于是 2x+2yy′=0,y′=−xy(y≠0). 在点 (3,4),切线斜率为 −3/4,切线方程是 y−4=−34(x−3)。把 (3,4) 代回圆方程、把切线斜率与半径从原点到该点的斜率 4/3 相乘得到 −1,提供两个独立检查。

同样的方法不局限于圆。曲线 exy+y=2 经过 (0,1)。把 y 看作局部函数,对两边求导有 exy(y+xy′)+y′=0;在 (0,1) 代入,得到 1+y′=0,故切线斜率为 −1。这个例子中内层 xy 的导数是 y+xy′,同时用到了乘积法则与链式法则;若把 y 误当常数,只会算出曲面关于 x 的偏导,而不是曲线的斜率。

什么时候不能除以某个偏导

一般设曲线由 F(x,y)=0 给出,且 F 在点附近连续可微。若在 (a,b) 有 F(a,b)=0、Fy(a,b)≠0,局部隐函数定理保证附近可将 y 写成 x 的可微函数;对 F(x,y(x))=0 求导给出 y′(a)=−Fx(a,b)Fy(a,b). 分母条件不是排版小事。圆上 (5,0) 的 Fy=2y=0,该处切线竖直,不能用有限的 dy/dx 表达,却可以局部把 x 写成 y 的函数。在 Fx=Fy=0 的奇异点,单凭一阶公式不能判定曲线形状;例如 y2=x2 在原点有两条交叉直线。

参考资料