高等数学 - 导数,偏导数

发布时间 2023-09-14 22:10:28作者: yanghui01

导数的定义

a) 就是指函数的变化率,即:函数变化的快慢。比如:f(x)=x^2,他的导数就是表示f(x)函数的变化率。

b) 函数的导数用f'表示,或,或都可以

c) 函数有很多:比如:三角函数,抛物线函数,指数函数(幂函数),对数函数等等,都能够求导数

高中所学的导数公式大全 (baidu.com)

d) 导数他本身其实也是一个函数。那导数还能再求导数吗?可以,导数的导数叫二阶导数,如果要深入了解,自己百度。

 

求了导数能用来干嘛?

a) 可以用于求函数的极值(即:函数在哪里有最大值或最小值),比如上面的:f(x)=x^2的极值

b) 导数值为正,函数值在增加;导数值为负,函数值在减小;导数值为0的时候,函数值最大或最小;

 

求导示例

f'(x) = df(x)/dx = f(x+Δx) - f(x) / Δx = (x+Δx)2 - x2 / Δx = Δx2+2*x*Δx / Δx = Δx + 2*x ≈ 2*x,

为啥最后Δx省略掉了?因为Δx是一个极限(Δx→0)

所以,x=0的时候,函数f(x)有极值,那是最大还是最小值呢?我们看下x=-1时的导数值为-2,表示函数值是在减小的,所以0是最小值。

 

偏导数

其实就是导数,导数是针对一元函数的,偏导数是针对多元函数的导数叫法。

那为啥要加一个偏字呢?因为他要固定其他变量,只让其中的一个变量变化。表示偏心?偏向?

比如:f(x, y)=x^2+y^2

该函数关于x的偏导数(y固定):∂f(x, y) / ∂x = f(x+Δx, y) - f(x, y) / Δx = (x+Δx)2 + y^2 - (x^2+y^2) / Δx =  Δx^2+2*x*Δx / Δx = Δx + 2*x ≈ 2*x

该函数关于y的偏导数(x固定):∂f(x, y) / ∂y = f(x, y+Δy) - f(x, y) / Δy = x2 + (y+Δy)^2 - (x^2+y^2) / Δy =  Δy^2+2*y*Δy / Δy = Δy + 2*y ≈ 2*y

 

参考

什么是微积分 - 知乎 (zhihu.com)

数学基础之梯度 - 知乎 (zhihu.com)

微积分入门——导数入门 - 知乎 (zhihu.com)