映射是一种对应关系。

函数是一种映射,将变量间的关系形式化为数学描述。

(y = f(x)),即(y)(x)的函数,可以是(y = 2x + 1),也可以是(y = sin(x))(x)的变化将引起(y)的变化,(x)的变化量(triangle x)导致(y)变化(triangle y),当变化量很小(趋近于0)时,为瞬间变化量,记为(dx)(dy),瞬间变化量之比为瞬间变化率,即(frac{dy}{dx})。瞬间变化率(frac{dy}{dx})乘以(x)的瞬间变化量(dx)(y)的瞬间变化量(dy)

导数(Derivative),是对瞬间变化率的衡量,即(frac{dy}{dx})导数也是函数,衡量每个(x)位置处的瞬间变化率。而微分(Differential,differentiation, differential calculus),指的是求导数——通过求瞬间变化量的关系来求导数。

(x)为单变量时,导数为

[f'(a) = frac{dy}{dx} rvert _{x=a} = lim_{h rightarrow 0} frac{f(a + h) - f(a)}{h}]
Derivative
每个位置处的导数如下
Derivative

基本初等函数包括:幂函数、指数函数、对数函数、三角函数、反三角函数、常数函数。

基本初等函数通过四则运算和复合可以得到复杂函数,其中减法与加法等价,除法与乘法等价:

  1. 加法(减法):(f(x)+g(x))
  2. 乘法(除法):(f(x)g(x))
  3. 复合:(f(g(x)))

加法的求导可以理解为变化量(率)的叠加,即(f' + g')
乘法的求导可以理解为矩形面积的变化率,将(f(x))(g(x))看成矩形的边长,导数为$(frac{(f + df)(g+dg)}{dx}),在(dx)趋近于0时,面积增量为(fdg+gdf)(忽略了极小项),即导数为(f'g+fg')。如下

复合函数的求导可以理解为变化率的传递(y = f(u))(u=g(x))(x)的变化引起(u)的变化,(u)的变化引起(y)的变化,即(dy=frac{dy}{du} du =frac{dy}{du} frac{du}{dx} dx)(frac{dy}{dx}= frac{dy}{du} frac{du}{dx}),此为链式法则(f'(x) = f'(g(x)) g'(x))。变化量的传递如下:
Chain Rule

可以令(x)变化一个极小量如(triangle x=0.000001),带入函数求(y)的变化量(triangle y),用(frac{triangle y}{triangle x})来估计(x)位置的导数,但这无疑是费时费力的,常见函数的导数一般都存在解析形式,如下:
Derivatives of Common Functions

参考

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