← 全部问题即使内部导数为零,链式法则何时仍然成立?
只要内部函数
h 在
x 处可微,且外部函数
g 在
h(x) 处可微,链式法则就成立。如果
h′(x)=0,公式
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 来严格证明,确保误差项比
Δx 更快地消失,无论
Δv 是否为零。
适用条件
- h 在 x 处可微
- g 在 h(x) 处可微
- 不要求 h′(x)=0
理解与推导
- 陈述标准链式法则公式:F′(x)=g′(h(x))h′(x)。
- 考虑 h′(x)=0 的情况。
- 注意如果在莱布尼茨记号中除以 dh,非正式的“分数约分”会失效。
- 使用涉及误差项的严格证明:Δg=g′(v)Δv+ϵΔv。
- 展示如果 Δv 很小(或为零),乘积仍然有效。
- 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′ 必须在内部函数 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……显示误差项比 Δx 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 dh,因此如果 dh=0 就会失败。
- 以为零内部导数破坏了组合逻辑。
相关问题
掌握方法↗ 该模型通过连续的局部线性近似追踪微小的输入变化 dx。首先,内层函数 h(x)=x2 将其导数 h′(x)=2x 作为缩放因子作用于输入变化。
适用条件:函数 h 和 g 在相关点可导。;输入变化 dx 是无穷小的。;外层导数是在内层函数的输出 h(x) 处求值,而不是在 x 处。
掌握方法↗ 通过追踪微小的输入变化 dx 穿过嵌套映射 x→h(x)→g(h(x))。对于 x=1.5,h=x2,g=sin,内部速率为 h′(1.5)=3,将 dx 缩放为 dh≈3dx。
适用条件:内部函数 h(x) 在 x 处可微;外部函数 g(u) 在 u=h(x) 处可微;示例使用 h(x)=x2 和 g(u)=sinu,接近 x=1.5
理解原因↗ 莱布尼茨记号 dxdy=dudydxdu 类似于代数约分,但导数是极限,而不是普通的分数。严格的证明依赖于将增量精确表达为 Δy=[g′(u)+ϵ]Δu,其中 ϵ→0。
适用条件:函数是可导的。;内层导数 du/dx 可以为零。;论证需要严格的极限定义,而不是非正式的代数。
判断用途↗ 外层导数 g′ 必须在内部函数的输出处求值,即在 h(x) 处,而不是在原始输入 x 处。这反映了复合的顺序性质:x 的变化影响 h,而 g 的敏感度取决于 h 的当前值。
适用条件:计算 g(h(x)) 的导数;应用链式法则 g′(h(x))h′(x)
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