導數與微分的區別?


謝邀~

為方便理解,拿一元實變函數的導數和微分定義來說。

一元實變函數導數的定義:

設一元實變函數 [公式] 的定義域為 [公式] ,點 [公式]

若極限 [公式] 存在,則稱 [公式][公式]可導,並稱該極限[公式][公式] 處的導數,記為 [公式]

但要注意的是,上式極限存在的條件是: 只有當自變數在 [公式]沿任意路徑用任何方式趨於 [公式] 時,上式均為同一個常數。

由於這裡給出的是一元函數,也可以簡化為只有左右極限相等的時候:

[公式]

才能說[公式][公式]可導

一元實變函數微分的定義:

[公式][公式]可導,令:

[公式]

則有:

[公式]

其中 [公式] ,並且當 [公式] 時, [公式][公式] 的高階無窮小量。而 [公式] 是函數改變數 [公式]線性部分

[公式] 為函數 [公式][公式] 處的微分

所以,如果函數 [公式][公式] 處的可導,那麼在[公式] 處的導數為 [公式] ,而函數 [公式] [公式] 處的微分為 [公式] 。兩者之間相差一個因子,即自變數 [公式] 的微分 [公式]

導數也可以寫為兩個微分(即函數的微分和自變數的微分)的比值:

[公式]

--

以上です。


導數是瞬時變化率,而微分則是微小的變化量。


會問這個問題,很明顯是搞混了,上面的答案都在說導數是什麼,微分是什麼,沒有說兩個的聯繫。

其實之所以會有混淆,就是因為微元Δy=y』* Δx + o(Δx),其中o(Δx)是Δx的高階無窮小,可以被省略。用語言說,就是微分可以用導數來表示。

說細一點:o(Δx)作為高階無窮小,在你對一個圖形做切分,且切的每一個部分都趨向無窮小的時候,高階無窮小會比低階無窮小先變成無窮小,所以它是一個雖然存在,但是無關緊要的量。把這個無關緊要的量省略,然後Δx移到左邊,就可以看出微分可以用導數來表示了。

本質上,把高階無窮小捨去,用導數乘以x的微元來表示y的微元,可以理解為對圖形的局部進行了以直代曲。捨去的那個無窮小是這個取代過程中的差,只是因為圖形在微分過程中被切的非常小(每個單位都趨於0),所以這個差也小到了極限,小到什麼程度?小到比那個被切的趨於0的單元還要小一個指數級。


導數 變化率

微分 變化量


對於一元函數來講,兩者從不同的角度得到相同的結果,導數,是割線的斜率的極限值,如果極限存在,那麼就可導,微分本質上是想用一次函數去逼近函數,如果這個逼近只相差一個一次高階無窮小,那麼就可微。然後咱們驚喜地發現可微和可導等價。

對於多元函數,導數和微分本質的含義沒有變。導數放到多元函數上,也就引申出了,偏導,方嚮導數,梯度等概念,本質還是割線斜率的極限。而微分放到多元函數上,就是全微分,本質也是用一個多元一次函數來逼近原函數。

在多元函數中,導數和微分相互聯繫,但是並不等價了。


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