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Mathematik für Ingenieure II für Dummies. J. Michael Fried
Читать онлайн.Название Mathematik für Ingenieure II für Dummies
Год выпуска 0
isbn 9783527839100
Автор произведения J. Michael Fried
Жанр Математика
Издательство John Wiley & Sons Limited
Da die partiellen Ableitungen einer Abbildung zwischen zwei mehrdimensionalen Räumen die partiellen Ableitungen ihrer Komponentenfunktionen sind, gelten die Eigenschaften und Regeln für partielle Ableitungen von reellwertigen Funktionen sinngemäß auch für die partiellen Ableitungen von vektorwertigen Funktionen.
Totale Differenzierbarkeit
Die Eigenschaft der partiellen Differenzierbarkeit ist für viele Anwendungen zu schwach. Eine stärkere Eigenschaft ist die totale Differenzierbarkeit.
Die Ableitung einer differenzierbaren Funktion
wird üblicherweise als Grenzwert des Differenzenquotienten definiert:
Anschaulich betrachtet man dabei das Grenzverhältnis in der Änderung des Funktionswerts im Vergleich zur Änderung des Arguments
.
Prinzipiell wird die (totale) Ableitung auch für Abbildungen zwischen mehrdimensionalen Räumen so definiert, allerdings müssen Sie dabei beachten, dass die Änderung
im Argument im allgemeinen Fall vektorwertig ist, da die Variablen
und
aus mehrdimensionalen Räumen stammen. Die Division durch einen Vektor ist nicht definiert, daher können Sie das Verhältnis nicht genau so als Differenzenquotienten schreiben. Mit einem kleinen technischen Trick können Sie das aber doch analog zur Situation für »eindimensionale« Funktionen definieren. Dazu stellen Sie zuerst die obige Definitionsgleichung um:
gibt. Oft sagt man statt »total differenzierbar« kurz »differenzierbar«.
Die Matrix heißt 1. Ableitung oder Jacobi-Matrix der Funktion
an der Stelle
. Man bezeichnet die Matrix
auch mit
.
Zunächst scheint diese Definition der totalen Ableitung einer Funktion sehr formal und technisch zu sein, sie hat aber eine sehr anschauliche geometrische Bedeutung: Der Grenzwert aus der Definition der totalen Ableitung besagt nichts anderes, als dass sich die Funktionswerte immer besser durch die Werte der affin linearen Abbildung
darstellen lassen, je näher
an die Stelle
herankommt. Was das genau bedeutet und welche anderen Eigenschaften