定義和例子
如果定義在開集上的函式的一階偏導數關於某個變數可偏微分,就能作出二階偏導數。同樣能定義階偏導數。我們即將一階以上的偏導數稱為 高階偏導數。將這些高階偏導數記為 :
例 1 求函式的所有二階偏導數和.
解 由於函式的一階偏導數是
因此有
和
例2 求函式的所有二階偏導數。
解 因為
所以二階偏導數為
高階偏導數和求導順序無關的條件
從上面兩個例子可以看到,這些函式關於和的不同順序的兩個二階偏導數都相等(這種既有關於又有關於的高階偏導數稱為 混合偏導數),即
但這個結論並不對任何函式都成立,例如函式
它的一階偏導數為
進而求在處關於和的兩個不同順序的混合偏導數,得
由此看到,這裡的在原點處的兩個二階偏導數與求導順序有關。那么,在什麼條件下混合偏導數與求導順序無關呢?
定理
若和都在點連續,則
這個定理的結論對元函式的混合偏導數也成立。如三元函式,若下述六個三階混合偏導數
在某一點連續,則在這一點六個混合偏導數都相等。同樣,若二元函式在點存在直到階的連續混合偏導數,則在這一點階混合偏導數都與順序無關 。
複合函式的高階偏導數
設是通過中間變數而成為的函式,即
其中。若函式都具有連續的二階偏導數,則作為複合函式的對同樣存在二階連續偏導數。具體計算如下:
顯然與仍是的複合函式,其中是的函式,是的函式。繼續求關於的二階偏導數
同理,我們可以計算另外兩個二階偏導數 。