可微偏导数一定存在_数学分析复习——偏导数(1)
前言:微積分開始就是死刷題,背定義。然后我發現自己遺忘的速度簡直懷疑人生。特別是在學物理以后,發現微積分根本就沒有理解。一上來基礎就沒打好。所以希望能夠慢慢地把數學分析,線性代數,偏微分,實變補起來 。感覺要轉行了似的 。不過我下面的復習還是避開證明,畢竟我并不感興趣。
1、基礎偏導數定義:
,如果f在 點 均可偏導,那么就稱f在 點可偏導。偏導數的幾何意義:
以
為例,偏導數就是在這一點,平行于x,z面的切線關于x軸的斜率。方向導數:
,也就是f在點 處的沿著 方向的方向導數。在導數的定義中,導數存在的充要條件是導函數左右導函數存在并且相等。而在方向導數中,函數在某一點關于x,y偏導數存在的充要條件是沿x(或y)正方向和負方向的偏導數存在,并且互為相反數。
2、多元函數的全微分
對于
, 如果在其中的一個點 滿足存在與 無關,只與 有關而與 無關的的數A,B使得 : , 其中 為其中的線性部分,也叫做f在 點的全微分。并且可以得到其中 。3、梯度
函數在某一點可微時,那么這一點的任何方向導數均存在,且
,定義梯度 , 那么一定滿足 。偏導數交換順序:
若偏導
在 點連續在科學和工程中,認為所有偏導數都是連續的,所以默認不在意偏導的順序
梯度的性質:
4、二階微分:
以此類推認為dx與x沒有關系,因此
重要的二階微分的表達式:高階微分公式:
,其中約定 , , , 對于多元函數,以此類推,上式依然成立。5、向量值函數:
定義域為
, 值域為 , 。 若向量值函數的每個分量 在點 都可偏導,那么就稱這一矩陣為向量值函數在
點的導數或者Jacobi矩陣,記為 。且滿足: 。對于速度的解釋:
,6、多元復合函數的求導法則:
復合函數的求導法則:
,那么 。復合函數鏈式法則向量表示形式:
多元函數
, 向量值函數: , ??梢缘玫?#xff1a;用符號表示為:
7、一階微分的形式不變性:
對于
, 。一階微分滿足二階微分
對于d(dz)=
轉化得:
明顯作為中間變量的
是多階不為0的。因此多階全微分不再具有形式不變性。(值得注意的是,在證明中出現了
,其中 , 但是結果其實是 。8、映射與函數的定義:
若在集合X中的每一個元素x, 在Y中都按照某種規則f 有唯一的一個元素與之對應,那么有映射
f:
, 在定義域中確定的一個值在值域中對應著唯一確定的一個值,那么這兩者之間的依賴關系就是函數關系。9、鄰域:在x軸上以a為中心,
為半徑的開區間 叫做點a的 鄰域,記為 。10、由插值多項式到泰勒公式:
已知函數
在(a,b)內的m+1個互異的點 和若干各階導數 (j=0,1,2…… ), 令 ,如果存在一個n次多項式 滿足 ,那么 就是f(x)關于這些插值節點的n次插值多項式。而 ,叫做插值余項。滿足上述插值條件的插值多項式存在并且唯一。
插值多項式余項定理:
設
在[a,b]上連續, 在(a,b)上存在,則 ,則上述插值多項式的余項為: ,其中 介于x0……xm,x之間,一般依賴于x。10.1 拉氏插值多項式:
如果每一點只用滿足數值相等,那么
拉氏 插值多項式就滿足。10.2Taylor多項式:
帶拉格朗日余項的泰勒公式:
如果函數
在某個鄰域內擁有n+1階導數,則對于該鄰域內的任何一點,都成立:其中
在x和 之間。帶Peano余項的泰勒公式:
設f(x)在
點具有n階導數,那么存在 的一個鄰域,使得在這個鄰域中的任何一點都滿足:其中
成為Peano余項。11、多元函數的泰勒公式:
設f(x,y)在點
的鄰域 內具有K+1階連續偏導數,那么對于領域內每一點都成立:其中,
,其中 屬于0到1之間。總結
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