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为什么二阶导数写成 d²f/dxf/dx² 而不是像 d(df/dx)/dx 这样的更长表达式?

记号 d2fdx2\frac{d^2 f}{dx^2} 是展开的微分形式 d(dfdx)dx\frac{d(\frac{df}{dx})}{dx} 的标准简写。展开的形式字面意思是取一阶导数的微分并除以 xx 的微分。紧凑的记号避免了杂乱,同时保留了应用两次微分算子的含义。

适用条件

  • 函数 ff 是二阶可导的。
  • 使用莱布尼茨记号约定。

理解与推导

  1. 从二阶导数作为一阶导数的导数的定义开始。
  2. 将一阶导数写为 dfdx\frac{df}{dx}。
  3. 对 dfdx\frac{df}{dx} 应用微分算子 dd 并除以 dxdx,得到 d(dfdx)dx\frac{d(\frac{df}{dx})}{dx}。
  4. 认识到这种展开形式很笨拙。
  5. 采用常规的缩写 d2fdx2\frac{d^2 f}{dx^2} 以简化表达。

例子

视频展示了从 d(dfdx)dx\frac{d(\frac{df}{dx})}{dx} 到 d2fdx2\frac{d^2 f}{dx^2} 的转变,解释说后者是前者的标准写法。

容易误解的地方

  • 认为 d2d^2 意味着代数上对变量 dd 进行平方。
  • 相信该记号暗示乘以分数而不是迭代算子。

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答案依据视频资料生成并经过独立核验。若有疑问,请核对原视频或联系原作者。