Пусть независимая переменная t получает приращение
; тогда переменные х и у получат соответственно приращения
, а функция
— приращение
. Так как функция
по предположению дифференцируема, то ее полное приращение
может быть представлено в следующем виде:
причем
Разделив обе части равенства (29) на
и переходя к пределу при
получим
Если каждый из пределов, стоящих в правой части этого равенства, существует, то существует и предел, стоящий в левой части этого равенства, т. е. производная Но
существуют по предположению.
Найдем
Рассмотрим сначала
Этот предел существует, так как существуют производные
. Прежде чем находить
отметим, что при
также
Но тогда
и, следовательно,
Учитывая это, формулу (30) можно записать в следующем виде:
Пример 1. Найти производную, если
Решение. Применяя формулу (31), получим
Рассмотрим теперь функцию
при условии, что
Здесь переменная
есть функция одной переменной
Этот случай сводится к предыдущему, причем роль переменной t играет
По формуле (31) имеем
Но
и поэтому
В правой и левой частях этой формулы имеются производные
по
Одна из них — частная производная функции двух переменных
, которая находится так, как если бы у не зависел от
. В отличие от нее производная
стоящая в левой части формулы (32), есть производная сложной функции одной переменной
Эту производную мы будем называть полной производной.
Предположим теперь, что
, причем
. Тогда z будет сложной функцией двух независимых переменных
. Найдем частные производные этой сложной функции
Частные производные
находятся так, как если бы
и
были функциями одной переменной
. Но тогда можно пользоваться формулой (31), заменив в ней производные,
соответствующими частными производными: и
Аналогично можно получить выражение для
Полученные результаты легко обобщаются на случай сложной функции любого конечного числа аргументов.
В частности, для функции трех переменных
имеем
Пример 2. Убедиться, что функция
, где
удовлетворяет соотношению:
Решение. Находим и
Теперь имеем
что и требовалось доказать.