Processing math: 100%

Производная по направлению

Определение:

Пусть f(x,y,z) – действительная функция на открытом множестве GRn, M(x,y,z) — внутренняя точка области G и u={cosα,cosβ,cosγ} – единичный фиксированный вектор из Rn. Найдется такое число t, что: x=x0+tcosα,y=y0+tcosβ,z=z0+tcosγ. Если существует конечный предел

limt0f(x0+tcosα,y0+tcosβ,z0+tcosγ)f(x0,y0,z0)t,

то его называют производной функции f(x,y,z) по направлению вектора u и обозначают δfδu(x0).

231

Это скорость изменения функции в направлении u.

При α=0 получаем частную производную по x и т.д.

Теорема: О вычислении производной по направлению

Формулировка:

Пусть действительная функция f(x,y,z) на открытом множестве GR3 дифференцируема в точке M(x,y,z)G. Тогда в этой точке функция f имеет производные по направлению любого единичного вектора u={cosα,cosβ,cosγ}, причем справедливо равенство,

δfδu(x0,y0,z0)=δfδx(x0,y0,z0)cosα+δfδy(x0,y0,z0)cosβ+δfδz(x0,y0,z0)cosγ.

Эта формула является следствием правила нахождения производной сложной функции.

Доказательство (По определению дифференцируемости):

f(x0+h,y0+h,z0+h)f(x0,y0,z0)=A(h)+o(|h|) (h0),

где A=df(x0,y0,z0). Пусть u – единичный вектор. Положим h=tu и, в силу линейности формы A, получим

f(x0+tcosα,y0+tcosβ,z0+tcosγ)f(x0,y0,z0)=tA(cosα,cosβ,cosγ)+o(t) (t0).

Отсюда, разделив на t обе части, будем иметь

limt0f(x0+tcosα,y0+tcosβ,z0+tcosγ)f(x0,y0,z0)t=A(cosα,cosβ,cosγ),
что и требовалось доказать.

Спойлер

Литература



Тест:

Тест на тему: «Производная по направлению».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *