微分算子运算性质证明
数学里dy,dx,dy/dx,微分到底是啥,网上都是概念搞不懂,有没有大神能用口语回答一下,谢谢?
数学里dy,dx,dy/dx,微分到底是啥,网上都是概念搞不懂,有没有大神能用口语回答一下,谢谢?
口语的回答就是:
dy 是yf(x) 在x点的切线(在以x为原点的局部坐标系下)的函数解析式;dx是恒等函数id(x)x 在x点的切线的函数解析式,还是个恒等函数;dy/dx 是 yf(x) 在 x 点的切线的斜率。具体分析如下。
我们知道,可微函数 yf(x) 在直角坐标系下 XOY 对应一条曲线,
对于坐标轴X上的任意实数点x,都有曲线上一点P(x, f(x)) 对应,过P有曲线的唯一一条切线(可微函数,切线存在),在以 P点为圆心的局部坐标UPV下,切线又对应函数:
其中,K为曲线斜率。
l是一个实数集上的线性函数,满足性质①:
曲线在局部坐标UPV下的函数(称为增量函数),
与其之差,记为,
是关于Δx的高阶无穷小量,即,
如果 用表示实数集合,用*表示实数集上全体线性函数,则 对于每个实数 x∈,有一个线性函数l ∈* 与之对应, 这就意味着,我们得到一个 从 到 * 的映射,这个映射是通过 函数f 构造出来的,所以 记为,
这就是函数f的整体微分。相应的,线性函数,
被称为函数f在点x处的微分。
根据性质① 有,
令,
称 f 为 f 的导函数,f(x) 为 f 在 x点的导数。
再考虑 恒等函数 ,
求得,
于是,结合 (1) 和(2)有,
进而,定义(1)最终改写为,
也写成,
这就是《高等数学》中我们熟悉的样子。
最后,用C()表示全体连续实函数,用C1()表示全体1次可微实函数,则 对于每个 f∈C1(),都有一个 f∈C() 与之对应,这样我们就得到了一个映射 D:C1()→ C(),
称为 微分算子。
其实,微分标志d 本质上也是一个映射d: C1()→(→*)。
总结:
可微函数yf(x) 在x点的微分 dydf(x)f(x)(Δx) 是一个线性函数,f在 x点处切线,在以(x, f(x)) 为原点的局部坐标下对应的 函数解析式;对于恒等函数 id(x) x ,有 dx Δx,也就是说,恒等函数的 微分总是它自己 在以(x, x) 为原点的局部坐标下对应的 函数解析式;微分算子,Df (d/dx) f 保证 对于每一个点x,Df(x) (d/dx)f(x) 是 f在 x点处切线 的斜率。
拉普拉斯算符运算规则?
拉普拉斯算子运算公式是a*b|a|*|b|*cosθ,拉普拉斯算子是n维欧几里德空间中的一个二阶微分算子,定义为梯度▽f的散度▽·f。拉普拉斯算子也可以推广为定义在黎曼流形上的椭圆型算子,称为拉普拉斯-贝尔特拉米算子。