← 全部问题应用链式法则时,外层导数 g′ 应该在哪里求值?
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)
理解与推导
- 识别内部函数 h(x) 和外部函数 g(u)。
- 计算外部函数的导数 g′(u)。
- 确定 g′ 的输入,即由 h(x) 产生的值。
- 将 h(x) 代入 g′,得到 g′(h(x))。
- 乘以内部函数的导数 h′(x)。
- 用例子验证:对于 sin(x2),在 x2 处评估 cos,得到 cos(x2),而不是 cos(x)。
例子
脚本在 600秒强调:“在外层导数中代入 x²,而不是 x。”745秒处的卡片指出:“关键是,g′ 必须在内部函数 h(x) 的当前值处求值,而不是直接在 x 处。”
容易误解的地方
- 直接将 x 代入外层导数公式。
- 混淆函数形式中的变量名与实际参数值。
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。
判断用途↗ 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。
适用条件:h 在 x 处可微;g 在 h(x) 处可微;不要求 h′(x)=0
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。
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