圖書序言
多變數函數,及它們的偏導數
8.5 偏導數
你應該還記得,函數f(x)的導數就代錶y = f(x)圖形的切綫(如圖8.12所示)。
現在我們要把這項觀念,推廣到具有兩個變數的函數f(x, y)。 怎麼辦呢?讓我們假設,你現在正站在聖母峰的山腰上,身上是昂貴得齣奇的登山裝跟裝備,有著閃亮耀眼的時髦花樣。當時你在專櫃店試穿這套服裝時,覺得自己酷得不得瞭,然而現在,你感覺不到酷,而是寒冷徹骨,因為冰冷的寒風從外套的下緣縫中鑽瞭進來,原來是你忘瞭把其中一條高科技束帶紮緊。
你被綁在一根繩索的一端,繩索懸掛在你頭頂上方那個卡在岩縫裏的帶環鋼釘上,而繩索的另一端,則掌握在芬蘭籍隊長的手中。他這時正拚命嚮你打手勢,並且用你壓根兒聽不懂的芬蘭話嚮你猛喊;似乎從這次探險一開始,你對他的唯一印象,就是見他拚命嚮你打手勢,並且用你聽不懂的芬蘭話嚮你猛喊。這時候風愈颳愈大,氣溫也似乎在疾速下降,你不由得再一次自問,明明可以無憂無慮的躺在遊泳池麵上,啜飲著熱帶果汁,乾嘛要發神經參加什麼高山探險隊?
你猜測,也許這位芬蘭隊長看時候不早,應該轉迴基地營區,喝杯熱可可加上軟棉糖,以禦寒氣,所以你自以為是的嚮東跨齣一小步。哪裏知道你這一腳踩瞭個空,因為在你所踏齣的方嚮,根本沒有落腳處:下一個落腳處是在負z方嚮的200英尺外!幸好你頭頂上的鋼釘沒有鬆脫,你纔沒摔下去,結果整個人懸在半空中。這時你的芬蘭隊長喊聲更急促響亮,同時死命的拽住繩索,額頭上的青筋都冒瞭齣來。 當然,剛纔這幕驚險鏡頭之所以發生,問題齣在山峰的東側坡度太陡。你定瞭定神,然後拿齣吃奶的力氣,好不容易纔收迴瞭你那隻差一點造成韆古恨的腳。驚魂甫定,仔細嚮下看清楚之後,你這纔發現芬蘭隊長的手勢,原來是在叫你嚮正北方移動前進,因為那一側的坡度沒那麼大,一步跨齣去,隻不過嚮負z軸方嚮踏齣2英尺而已。
這讓你思想起大學時代修過的多變數微積分。你記起瞭,當你在三維空間麯麵上的一點,就跟你現在站在山腰上的情形一樣,你周圍有不隻一個斜率。事實上,不管你麵朝任何一個方嚮,都可能有一個不同的斜率,也就是在該方嚮上的切綫的斜率。 假設這座山的錶麵,可由函數z = f(x, y)的圖形來錶示,其中的正x軸指嚮正東方,而正y軸指嚮正北方(如圖8.13)。
─摘自《微積分之倚天寶劍》第8章