TNC 发表于 2006-8-5 11:13

请教“微分”、“变分”、“差分”的确切定义与区别

请教“微分”、“变分”、“差分”的确切定义与区别

gghhjj 发表于 2007-4-30 05:31


一元微分
定义
设函数y = f(x)在x.的邻域内有定义,x0及x0 + Δx在此区间内。如果函数的增量Δy = f(x0 + Δx) −f(x0)可表示为 Δy = AΔx0 +o(Δx0)(其中A是不依赖于Δx的常数),而o(Δx0)是比Δx高阶的无穷小,那么称函数f(x)在点x0是可微的,且AΔx称作函数在点x0相应于自变量增量Δx的微分,记作dy,即dy = AΔx。

通常把自变量x的增量 Δx称为自变量的微分,记作dx,即dx = Δx。于是函数y = f(x)的微分又可记作dy = f'(x)dx。函数的微分与自变量的微分之商等于该函数的导数。因此,导数也叫做微商。

几何意义

设Δx是曲线y =f(x)上的点M的在横坐标上的增量,Δy是曲线在点M对应Δx在纵坐标上的增量,dy是曲线在点M的切线对应Δx在纵坐标上的增量。当|Δx|很小时,|Δy-dy|比|Δy|要小得多(高阶无穷小),因此在点M附近,我们可以用切线段来近似代替曲线段。

多元微分

同理,当自变量为多个时,可得出多元微分得定义。

[ 本帖最后由 gghhjj 于 2007-4-30 05:32 编辑 ]

gghhjj 发表于 2007-4-30 05:31

变分法(calculus of variations)是处理函数的函数的数学领域,和处理数的函数的普通微积分相对。譬如,这样的泛函可以通过未知函数的积分和它的导数来构造。变分法最终寻求的是极值函数:它们使得泛函取得极大或极小值。有些曲线上的经典问题采用这种形式表达:一个例子是最速降线,在重力作用下一个粒子沿着该路径可以在最短时间从点A到达不直接在它底下的一点B。在所有从A到B的曲线中必须极小化代表下降时间的表达式。

变分法的关键定理是欧拉-拉格朗日方程。它对应于泛函的临界点。在寻找函数的极大和极小值时,在一个解附近的微小变化的分析给出一阶的一个近似。它不能分辨是找到了最大值或者最小值(或者都不是)。

变分法在理论物理中非常重要:在拉格朗日力学中,以及在最小作用原理在量子力学的应用中。变分法提供了有限元方法的数学基础,它是求解边界值问题的强力工具。它们也在材料学中研究材料平衡中大量使用。而在纯数学中的例子有,黎曼在调和函数中使用狄力克雷原理。

同样的材料可以出现在不同的标题中,例如希尔伯特空间技术,摩尔斯理论,或者辛几何。变分一词用于所有极值泛函问题。微分几何中的测地线的研究是很显然的变分性质的领域。极小曲面(肥皂泡)上也有很多研究工,称为Plateau问题。

最优控制的理论是变分法的一个推广。

gghhjj 发表于 2007-4-30 05:33

差分

hao1982 发表于 2007-4-30 22:18

差分是微分的近似,以差商代替微商
变分是泛函中的极值问题

杨可儿 发表于 2007-5-24 11:57

差分 微分都学好久了

都学好久了 我还是没怎么明白呢郁闷啊

无水1324 发表于 2007-5-24 12:01

原帖由 杨可儿 于 2007-5-24 11:57 发表 http://www.chinavib.com/forum/images/common/back.gif
都学好久了 我还是没怎么明白呢郁闷啊


多看看楼上几位的解释!

gghhjj 发表于 2007-5-25 07:06

原帖由 杨可儿 于 2007-5-24 11:57 发表 http://www.chinavib.com/forum/images/common/back.gif
都学好久了 我还是没怎么明白呢郁闷啊

这几个概念差别是非常大的,理解应该没什么问题
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