← 全部问题为什么仅存在两个偏导数不足以使函数可微?
可微性要求线性近似(切平面)在输入位移趋近于零时变得任意精确。具体来说,实际增量与全微分之间的剩余误差除以输入位移的长度必须趋近于零。仅仅拥有偏导数并不能保证满足这个极限条件。
适用条件
- 函数在参考点 (x0,y0) 处进行评估。
- 输入发生了位移 (Δx,Δy),其长度为 ρ=Δx2+Δy2。
理解与推导
- 回顾可微性的定义:误差 Δz−dz 必须是 o(ρ),当 ρ→0 时。
- 理解这意味着 limρ→0ρΔz−dz=0。
- 认识到偏导数的存在只保证了 x 和 y 方向上的斜率。
- 得出结论:如果没有关于误差的极限条件,曲面可能没有一个在所有方向上都能近似它的良定义切平面。
例子
脚本指出:“可微性意味着剩余误差除以输入位移的长度趋近于零。仅存在两个偏导数是不够的。”卡片公式为 Δz−dz=o(Δx2+Δy2)。
容易误解的地方
- 认为如果偏导数存在,函数就自动可微。
- 认为切平面仅由偏导数定义,而不需要误差极限条件。
- 假设函数的连续性足以保证可微性。
相关问题
掌握方法↗ 点 P 位于沿方向向量 l 距离 P0 为 rho 的位置。其在 xy 平面中的坐标由 (x0 + rho*cos(alpha), y0 + rho*sin(alpha)) 给出,其中 alpha 是方向向量的角度。
适用条件:P0 的坐标为 (x0, y0)。;方向向量 l 与正 x 轴成角度 alpha。;rho 是 xy 平面中 P0 到 P 的标量距离。
认识概念↗ 急动度是位移关于时间的三阶导数。它衡量加速度的变化率。
适用条件:位置函数 s(t) 具有良定义的三阶时间导数。
认识概念↗ 切平面提供了曲面在参考点处的一阶局部近似。它由该点处的函数值和两个偏导数定义。
适用条件:曲面在参考点 (x0,y0) 处可微。;平面是使用 (x0,y0) 处的值和偏导数构造的。
理解原因↗ 尽管两个图形都向上弯曲(表明二阶导数为正),但与较宽的抛物线相比,较窄的抛物线在 x=4 附近的斜率增加得快得多。由于二阶导数衡量斜率的变化率,斜率的快速变化会导致更大的数值。
适用条件:两个图形都在相同的输入 x=4 处进行评估。;两个图形在 x=4 附近都向上弯曲。
认识概念↗ 方向导数 f'_l(x0, y0) 定义为当 rho 趋于 0 时,函数值的变化量与沿方向 l 的位移 rho 之比的极限。
适用条件:函数 f 在 (x0, y0) 及其附近点有定义。;方向 l 由角度 alpha 指定。;rho 代表 xy 平面中沿方向 l 的位移。;取 rho -> 0 的极限。
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