一、了解什么是导数。
1、导数是变化率,是切线,是瞬时速度,是加速度(一元函数中)。
2、导数是线性近似工作。
3、导数是线性变换。
二、 了解偏导数,方向导数。
三、方向导数与梯度的关系。
四、从泰勒展开式的角度理解。
五、从方向导数的角度理解。
偏导的几何意义:平行于x轴或y轴方向的垂直平面上截线的斜率。
方向导数的几何意义:就是某一方向上垂直平面截线在该方向的斜率 。
方向导数定理:
此定量,由全微分证明。
引入一个标识:
即
我们称grad为Nabla算子(数学符号),剃度是物理概念。
方向导数我们可以写成向量点积的形式:
即梯度向量乘以方向向量,我们可以理解方向导数为剃度向量在方向向量上的投影。
剃度大小是因定的,方向量向由夹角来确定,所以我们可以根据方向向量和剃度向量来计算方向导数。
由上图可以知,与g向量方向相同的方向向量其方向导数值最大。g为剃度向量。所以剃度的反说反方向为函数减小最快的方向。
等高线与剃度的关系
等高线上某一点的导数为:
此切线的法向量为,
而由剃度向量可知
所以剃度方向与等高线的法向量同向,且剃度方向由函数值较低的等高线指向函数值较高的等高线。