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即使内部导数为零,链式法则何时仍然成立?

只要内部函数 hh 在 xx 处可微,且外部函数 gg 在 h(x)h(x) 处可微,链式法则就成立。如果 h′(x)=0h'(x)=0,公式 g′(h(x))h′(x)g'(h(x))h'(x) 正确地给出 0。这可以通过将增量表达为 ΔF=[g′(v)+ϵ]Δv\Delta F = [g'(v)+\epsilon]\Delta v 来严格证明,确保误差项比 Δx\Delta x 更快地消失,无论 Δv\Delta v 是否为零。

适用条件

  • hh 在 xx 处可微
  • gg 在 h(x)h(x) 处可微
  • 不要求 h′(x)≠0h'(x) \neq 0

理解与推导

  1. 陈述标准链式法则公式:F′(x)=g′(h(x))h′(x)F'(x) = g'(h(x))h'(x)。
  2. 考虑 h′(x)=0h'(x) = 0 的情况。
  3. 注意如果在莱布尼茨记号中除以 dhdh,非正式的“分数约分”会失效。
  4. 使用涉及误差项的严格证明:Δg=g′(v)Δv+ϵΔv\Delta g = g'(v)\Delta v + \epsilon \Delta v。
  5. 展示如果 Δv\Delta v 很小(或为零),乘积仍然有效。
  6. 得出可微性本身保证了规则的合法性,而不需要非零的内部导数。

例子

745秒处的卡片解释:“关键是,g′g' 必须在内部函数 h(x)h(x) 的当前值处求值……证明依赖于将增量精确表达为 ΔF=[g′(v)+ϵ]Δv\Delta F = [g'(v)+\epsilon]\Delta v……显示误差项比 Δx\Delta x 更快地消失……在极限中保持等式,而不是仅仅依赖非正式的分数约分。”此外,730秒处的脚本:“这组合了两个局部线性变化,并且在内部导数为零时也成立。”

容易误解的地方

  • 认为链式法则需要除以 dhdh,因此如果 dh=0dh=0 就会失败。
  • 以为零内部导数破坏了组合逻辑。

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