f = x*x - y*y, x, y是相互獨立的變數,那麼 f 對(x-y)的偏導數是多少?

萬能的知乎,請幫我解決一個求偏導數的問題吧,下面是兩種解法,看似都對,但是答案矛盾,我已經問了若干個非數學專業同學,三個數學專業同學,還有我的高數老師,可以都沒有給出答案。matlab不能給出解析解,我從偏導數的定義下手,帶數據算,得到的結果不穩定。求教各位知乎大神們!


「f 對(x-y)的偏導數」這個寫法是沒有意義的。定義偏導數的時候,一定要說明使用的整體坐標系統。u=x-y, v=x+y是一個坐標系統;u=x-y,v=y是另一個坐標系統;在不同的坐標系統下當然會求出不同的答案。

嚴格的表述應該是這樣:以u=x-y, v=x+y為新的坐標系,f對u的偏導數是多少?


謝邀,字丑勿怪

一開始有一個小小的筆誤,應該是u = x - y, v = x + y,感謝評論@林啃指出

打完收工


問這個問題說明你對偏導的概念理解不夠。
首先請回憶一下導數和偏導的定義。
frac{partial f}{partial x}這個量表示的是:當自變數變化一個微分 dx,且其他自變數不變,f 的值隨 x 變化的比率的極限。
那再來看frac{partial f}{partial (x-y)},如果 x-y 變化 du,那到底是 x 變了還是 y 變了?

樓上提到了你的問題在於選取坐標系統的問題:
如果選取 u = x - y, v = y, 那就是告訴你 u 增加 du,對應的是 x 增加 du, y不變。
如果選取 u = x - y, v = x + y, 那就是 u 增加 du,對應的是 x 增加 du / 2, y 增加 -du / 2。

這兩種演算法求出來的是 f 在兩個不同方向上的梯度,結果不一樣當然是正常的。
如果坐標系變換是線性變換,順著這個思路還可以推導出梯度矩陣的概念,樓主有興趣還可以嘗試一下。


所謂偏導,是指只在此變數增長,其他變數不變。
所以維持其他變數不變的方向決定了這個軸(也就是偏導增長)的方向。
所以偏導必須依賴其他變數,其他變數不定則偏導不定。


你這兩種解答不一致的原因是 不同的x y和u v的關係假定下 對應變換的雅克比矩陣是不一樣的 必須考慮進這個因素來


你求dx 的偏導數的時候。默認dy=0。否則你是不出來的。

所以你求d(x-y) 的偏導數的時候。 默認d(x+y) =0. 否則你也求不出來。


相等才奇怪咧

另外建議把第二個坐標系換成
U",V"


f(x0,…,xn)對x0的偏導,定義是假設除x0以外其它自變數為常數時f對x0的導數
你要求f(x,y)對(x-y)的偏導,現在問題來了,其他自變數是什麼?


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