隱函式存在定理

隱函式存在定理

隱函式存在定理主要講述如何從二元函式F(x,y)的性質來判定由F(x,y)=0所確定的隱函式y=f(x)是存在的,並且,這個函式還具有某些特性。

基本信息

隱函式

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設 ,函式 ,對於方程

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(1)

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如果存在集合 ,對任何 ,有唯一確定的 ,使得 ,且滿足方程(1),則稱方程(1)確定了一個定義在 上,值域含於 的隱函式。若把它記為

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則成立恆等式

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隱函式必須在指出它的方程以及x,y的取值範圍後才有意義。當然,在不產生誤解的情況下,其取值範圍也可不必一一指明,此外,還需指出:並不是任一方程都能確定出隱函式,如方程: ,當 時,就不能確定任何函式 ,使得: ;而只有當 時,才能確定隱函式。

隱函式定理

存在唯一性定理

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若函式 滿足下列條件:

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(i) F 在以 為內點的某一區域 上連續

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(ii) (通常稱為初始條件)

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(iii) F在D記憶體在連續的偏導數

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(iv)

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1° 存在點 的某領域 ,在 上方程 唯一地決定了一個定義在某區間 上的隱函式 ,使得當 時, ,且 , ;

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2° 在 上連續。

注意之處:

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(1)該定理的條件僅僅是充分的,例如方程 ,在點 不滿足條件(iv)( ),但它仍能確定惟一的函式 。當然,由於條件(iv)不滿足,往往導致定理結論的失效,例如雙紐線,其方程為: 。由於 , 與 均連續,故滿足定理(i)(ii)(iii),但因 ,致使在原點的無論怎樣小的鄰域內都不可能存在唯一的隱函式。

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(2)在定理的證明過程中,條件(iii)和(iv)只是用來保證存在 的某一鄰域,在此鄰域內F關於變數y是嚴格單調的。

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(3)如果把定理的條件(iii)、(iv)改為 連續,且 ,這時,結論是存在惟一的連續函式

可微性定理

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設 滿足隱函式存在惟一性定理中的條件(i)-(iv),又設在D上還存在連續的偏導數 ,則由方程(1)所確定的隱函式 在其定義域 上有連續導函式,且

n元隱函式

n元隱函式的惟一存在與連續可微性定理:

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(i)函式在以點為內點的區域 上連續,

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(ii)

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(iii)偏導數在D上存在且連續

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(iv)

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1° 存在點 的某鄰域,在上方程惟一地確定了一個定義在的某鄰域 上的n元連續函式(隱函式),使得:

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當 時

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2°在上有連續偏導數,而且

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隱函式組

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(i)與在以點 為內點的區域 上連續

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(ii)(初始條件)

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(iii)在 上 具有一階連續偏導數

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(iv) 在點 不等於零

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1° 存在點的某一(四維空間)鄰域,在上,方程組(1)惟一地確定了定義在點的某一(二維空間)鄰域上的兩個二元隱函式

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使得:

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,且當 時

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2°在上連續

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3°在上有一階偏導數,且

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