作者herstein (翔爸)
看板Math
标题Re: [微积] 多变数函数的gradient的一个证明
时间Sun Mar 11 19:01:24 2012
※ 引述《testishard (testishard)》之铭言:
: 可否用gradient的定义证明以下这个小定理:
: 如果 f 和 g 是有相同定义域 D 的 n多变数函数,且在 x 都可微。
: If g(x) ≠ 0, then f/g is diff. at x
: g(x)▽f(x) — f(x)▽g(x)
: and ▽(f/g)(x) = ————————————
: [g(x)]^2
: ========================以下为我的想法=========================
: f(x+h) f(x)
: (f/g)(x+h) - (f/g)(x) = ——— - ——
: g(x+h) g(x)
: g(x)f(x+h) - f(x)g(x+h)
: = ————————————
: g(x)g(x+h)
: g(x)[f(x+h) - f(x)] - f(x)[g(x+h) - g(x)]
: = ——————————————————————
: g(x)g(x+h)
: ∵ f and g are diff. at x ∴ ∣ f(x+h) - f(x) = ▽f(x)‧h + o(h)
: ∣
: ∣ g(x+h) - g(x) = ▽g(x)‧h + o(h)
: g(x)[▽f(x)‧h + o(h)] - f(x)[▽g(x)‧h + o(h)]
: (f/g)(x+h) - (f/g)(x) = ————————————————————————
: g(x)g(x+h)
: [g(x)▽f(x) - f(x)▽g(x)]‧h + g(x)o(h)-f(x)o(h)
: = —————————————————————————
: g(x)g(x+h)
: [g(x)▽f(x) - f(x)▽g(x)] g(x)o(h)-f(x)o(h)
: = —————————————‧h + —————————
: g(x)g(x+h) g(x)g(x+h)
: ﹌﹌﹌
: ↑
可微分的定义就是,存在线性算子T使得
|F(x+h)-F(x)-Th|/|h|-> 0, if h-> 0.
以本题来说,F(x)=f(x)/g(x), T(h)=[g(x)(▽f(x)‧h) - f(x)(▽g(x)‧h)]/g(x)^2.
既然你得到了F(x+h)-F(x)的估计,你当然可以得到
F(x+h)-F(x)-T(h) =
[g(x)(▽f(x)‧h) - f(x)(▽g(x)‧h)]*(1/g(x)^2 -1/g(x)g(x+h))+...
所以重点就在於[g(x)(▽f(x)‧h) - f(x)(▽g(x)‧h)]*(1/g(x)^2 -1/g(x)g(x+h))
的估计怎麽做。利用函数本身的连续性,你可以估计(1/g(x)^2 -1/g(x)g(x+h))
再利用科西不等式,你可以估计整个
[g(x)(▽f(x)‧h) - f(x)(▽g(x)‧h)]*(1/g(x)^2 -1/g(x)g(x+h))
然後就得到可微的结论,并且微分等於你要的。
并且T=▽F。
: 这个要怎麽办 ?
: 後面那一陀东东很容易证明是 o(h),但是前面的那一陀东西要怎麽处理
: 很明显不符合可微的定义。若将前项分母的g(x+h)改写成〔g(x) + [g(x+h)-g(x)]〕
: 代入後只会将整个式子搞得更恶心,且似乎也无法凑出所要证的东西…
: 这个问题已经困扰我一个晚上,害我失眠了…
: 有没有哪个好心的神人可以解惑一下,谢谢!
: 感激不尽
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