При этом полный дифференциал первого порядка обладает свойством инвариантности, то есть формула его нахождения не зависит от того являются ли аргументы функции независимыми переменными или функциями.

Так же как и производные дифференциалы могут быть порядка выше первого.

Дифференциалом второго порядка функции называется дифференциал от дифференциала первого порядка: . Аналогично: ; ; … ; .

Если аргументы функции являются независимыми переменными, то дифференциал второго порядка определяется по формуле: (3) .

Приведенная формула напоминает формулу квадрата суммы двух слагаемых и формально может быть записана в виде: .

Эта формальная схожесть сохраняется и для дифференциалов порядка выше второго. Поэтому общая формула дифференциалов высших порядков записывается в формальном виде:

.

Следует отметить, что полные дифференциалы порядка выше первого не обладают свойством инвариантности и имеют более сложный вид, если аргументы функции так же являются функциями.

Пример 1. Найти полный дифференциал функции .

1. Найдем частные производные первого порядка:

.

.

2. Воспользуемся формулой (1) и запишем полный дифференциал функции: .

Пример 2. Найти полный дифференциал функции .

1. Найдем частные производные первого порядка: . .

2. Воспользуемся формулой (1) и запишем полный дифференциал функции:

.

Пример 3. Найти полный дифференциал функции .

1. Найдем частные производные первого порядка:

.

.

.

2. Воспользуемся формулой (2) и запишем полный дифференциал функции:

.

Пример 4. Найти дифференциал второго порядка функции .

Перепишем функцию в виде .

1. Найдем частные производные первого порядка:

.

.

2. Найдем три разные производные второго порядка:

.

.

.

2. Воспользуемся формулой (3) и запишем дифференциал функции второго порядка:

.

2.8. Применение полного дифференциала.

Одним из случаев применения полного дифференциала является его использование для нахождения погрешностей величин, зависящих от нескольких факторов. Пусть дана функция - переменных: . При этом, если при определении величин , допущены погрешности , то сама величина так же будет найдена с погрешностью, равной приращению функции: . При малых значениях погрешностей приращение функции приблизительно равно ее дифференциалу: . Поэтому: .

Значения погрешностей могут быть как больше нуля, так и меньше. Значения частных производных тоже могут иметь разные знаки. Поэтому, если перейти в полученном выражении к модулям, то будет получена максимальная величина погрешности, которая называется максимальной абсолютной погрешностью величины и обозначается . Таким образом, максимальная абсолютная погрешность величины может быть найдена по формуле:

(*), где - модули максимально возможных погрешностей величин . Относительной погрешностью называется отношение абсолютной погрешности к модулю номинального значения функции, то есть: . Обычно относительные погрешности измеряются в процентах.

Максимальной относительной погрешностью называется отношение максимальной абсолютной погрешности к модулю номинального значения функции, то есть: (**).

Пример. Прямоугольный треугольник должен имеет катет и гипотенузу . При построении катета допустима погрешность , а при построении гипотенузы . Каковы максимальные абсолютная и относительная погрешности угла , получаемые при таких погрешностях в построении.

Выразим угол , как функцию катета и гипотенузы :

.

Тогда номинальное значение угла равно: .

Найдем абсолютные величины частных производных:

.

.

Тогда по формуле (*) максимальная абсолютная погрешность будет равна:

.

Следовательно, значения угла при таких построениях, будут лежать в пределах: .

Максимальная относительная погрешность:

.

2.9. Задание №7 на практические занятия и самостоятельную работу.

Решить самостоятельно на занятии: Б.П.Демидович «Задачи и упражнения по математическому анализу». №1806, 1809, 1811, 1813; 1835, 1837, 1846; 1892, 1893,1894, 1896, 1900; 1916; 1853, 1854. В задачнике Демидовича Б.П. есть краткая теория и разобранные примеры. Ответы в конце задачника.

Решить дома: Г.Н.Берман «Сборник задач по курсу математического анализа». №3042, 3044, 3050, 3064; 3104, 3105, 3109; 3184, 3189, 3192, 3194, 3193; 3220, 3222, 3224; 3118, 3122. Ответы в конце задачника.