如何证明函数可微

本文详细解析了二元函数的可微概念,通过例证阐述其在特定点的必要条件,并探讨了广义理解。深入浅出地讲解了函数在某点可微的关键要点。

1.函数可微的严格定义:

2.那么现在以二元函数的可微来举例子

3.根据定义,函数在某确定点可微的要点可以归纳为

4.广义化理解

### 函数性的定义 对于一元实函数 \( f(x) \),如果在某一点 \( x_0 \) 处极限 \[ \lim_{h \to 0} \frac{f(x_0+h)-f(x_0)}{h} \] 存在,则称该函数在点 \( x_0 \) 可导,也即在此处可[^1]。 在一维情况下,可意味着局部线性近似良好;而在多变量情形下,多元函数 \( f(\mathbf{x}) \) 在给定点 \( \mathbf{x}_0 \) 的全增量可以表示为自变量各分量的一次形式加上高阶无穷小项。具体来说, \[ \Delta y=f(\mathbf{x}_0+\Delta \mathbf{x})-f(\mathbf{x}_0)=A_1\Delta x_1+A_2\Delta x_2+\cdots + A_n\Delta x_n+o(||\Delta \mathbf{x}||), \] 其中 \( o(||\Delta \mathbf{x}||)/||\Delta \mathbf{x}|| \rightarrow 0 (当 ||\Delta \mathbf{x}||\rightarrow 0 )\) ,此时认为 \( f(\mathbf{x}) \) 在 \( \mathbf{x}_0 \) 是可的[^2]。 ### 判定准则 为了验证一个函数是否在一个特定位置上可,通常会先检验其偏导数是否存在并连续。这是因为若一个多维空间中的向量值函数在其领域内各个方向上的变化率都有限制且一致,则此函数大概率为可的。更精确地说: - 对于单变量函数而言,在考虑区间内部任意选取测试点的情况下,只要左导数等于右导数即可证明此处可; - 而对于多变量情况下的映射关系,除了上述条件外还需要满足雅克比矩阵中所有元素均为连续函数的要求[^3]。 ```python import sympy as sp def is_differentiable(f, var, point): """Check if function `f` of variable(s) `var` at a specific `point` is differentiable.""" try: df = sp.diff(f,*var) value_at_point = df.subs(dict(zip(var, point))) return True, value_at_point except Exception: return False, None ```
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