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高阶导数和高阶微分

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    今天gongzi_zhen童鞋在QQ问了关于向量函数高阶微分的事。我顺手写了一些,也顺便在这里发一下。什么??你说不允许!!!卡!这是我的吧!闹求甚啊!!!有木有!!!


IP属地:北京1楼2011-05-08 15:17回复
    ☣单变量函数的高阶导数和高阶微分
         在研究某个函数f(x)时,我们有时候还要看一下其导函数随着自变量变化的趋势,这就是高阶导数的起源。
          我们先从单变量函数高阶导数、高阶微分说起。
          单变量函数的二阶导数定义为
              f''(x₀)=(f'(x₀+Δx)+f'(x₀))Δx
          这个式子跟一阶导数的式子差不多。
          那么微分呢???从一阶微分的定义来看的话dy=f'(x)dx,这么来说就是要牵扯到f'(x)和dx这两个量,所以我们还要说明一点就是取微分的时候,两次的dx一样,这样就保证dy是只关于x的函数了。
          若函数f(x)的导数f'(x)仍然可微,则将dy在对x进行一次微分称为f(x)的二阶微分,记为d²y,那么
              d²y=d(dy)=d(f'(x)dx)=f''(x)dx²
          这么就定义了单变量函数的二阶微分,类似的可以定义高阶微分。
           上述比较简单,只作为抛砖引玉。因为刚才的函数是从点到点的映射,而向量函数是点集到点集的映射。为了起到引人入胜的效果,下面再来看看多变量函数的高阶微分和高阶导数,然后过渡到向量函数的。
    


    IP属地:北京2楼2011-05-08 15:19
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      2025-06-10 01:59:04
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      ☣多变量函数的高阶导数和高阶微分
           先看二元函数
            二元函数的二阶偏导数也无非就是把一阶偏导数再微一遍。设u=f(x,y)在D内对x的偏导数∂u/∂x=f'_x(x,y)存在,若∂u/∂x对x的偏导数也存在,我们把这个偏导数称为u对x的二阶偏导数,用∂²u/∂x²记之。如果∂u/∂x对y的偏导数也存在,那么弄出来的就是混合二阶偏导数记作∂²u/∂x∂y
            类似的可以定义n元函数的二阶偏导数和高阶偏导数——不就是再取一次导数嘛!!
             对于可微函数u=f(x,y),当dx,dy固定时,它的微分du=f'_x(x,y)dx +f'_y(x,y)dy仍然是x,y的函数,如果du还是x,y的可微函数,只为了好玩,试试在取一次全微分。就是d(du)=d²u,称为f(x,y)的二阶全微分。当然还可以定义三阶全微分——d³u=d(d²u)。当然可以定义n阶全微分d^nu=d(d^(n-1)u)
             那个d^nu=d(d^(n-1)u)看起来不是很吓人,所以说,为了吓唬一下局外人,不妨再弄出高阶全微分的计算公式。考虑一阶全微分的表达式
               du = (∂u/∂x)dx + (∂u/∂y)dy
            立即可以得到
                d²u = d(du) = ( ∂((∂u/∂x)dx + (∂u/∂y)dy)/∂x )dx + ( ∂((∂u/∂x)dx + (∂u/∂y)dy)/∂y )dy = (∂²u/∂x²)dx² + 2(∂²u/∂x∂y)dxdy + ∂²u/∂y²)dy²
            当然你也可以带一下弄出d³u,不过你会发现,越高阶,其表达式越复杂,但是,有没有注意到,上面这个式子很想二项式展开!!多试几次,其实
                d²u = (dx(∂/∂x) + dy(∂/∂y))²u
               d³u = (dx(∂/∂x) + dy(∂/∂y))³u
               d^nu = (dx(∂/∂x) + dy(∂/∂y))^nu
             应该有概念了,高阶导数一般的定义方法就是告诉他“把上一阶导函数再取某个自变量的导函数”,而定义高阶微分的时候先要说明d(自变量)不变,然后做一下“d(因变量)也是关于它的可微函数”的阐述。然后告诉他再去一下微分或者再去百八十下微分。


      IP属地:北京3楼2011-05-08 15:20
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        关于这些东西……我啥也不想说有点基础哈
        


        IP属地:上海6楼2011-05-08 16:21
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          应该有需要的。


          IP属地:北京7楼2011-05-08 18:56
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            越发地觉得,不屑这等大神,吾等只有膜拜的份⋯⋯⋯⋯⋯⋯幸好老娘是搞物理的,不用和这等变态比⋯⋯⋯⋯⋯⋯


            IP属地:美国8楼2011-05-08 21:39
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              对了,你那个论坛我给帮忙发了两贴。是不是还要普及一下微积分呢


              IP属地:北京9楼2011-05-08 21:44
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                IP属地:新疆10楼2011-05-09 17:07
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                  2025-06-10 01:53:04
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                  我准备说完三角函数在讲,话说,你真是个好基友!!!


                  IP属地:美国11楼2011-05-09 19:32
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                    我终于又在有生之年见到你了!!!


                    IP属地:美国12楼2011-05-09 19:33
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                      哼,等到物理学高深了,你就会后悔没有把自己弄这么牛……


                      IP属地:上海13楼2011-05-09 20:44
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                        14楼2011-05-15 12:26
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                          又看到你了啊。


                          IP属地:北京15楼2011-05-15 12:32
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                            怎么啦


                            16楼2011-05-15 12:36
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