作者julang (君语)
看板trans_math
标题Re: [微分]三角反函数
时间Wed Dec 7 19:33:33 2011
我想你可能还没搞懂反函数的定义
1.先从最基本的定义开始
首先 若我们写一个函数,假设 y=f(x) =2tanx 指的是 当x=某个值 对应的y为多少
-1
相反的,y=f(x)=2tanx的反函数Y= f (X)意谓的是 当我给定f(x)的y值时 对应的x值
-1
反函数这边Y和X都和原本函数的x,y不一样,只是科学家仍然习惯 y=f(x)的表示方式
兀 兀 -1 兀
举例来说, y=f(----)= 2tan(---)=2 *1 =2, 所以f ( 2 )= ---
4 4 4
而一般而言,反三角函数有比较简单的表示法
-1
也就是 y= tan x 指的是当 x=某个值时,哪个y取tan会等於x
2.
-1
因为f ( f (x) )= x
-1 -1 -1
d f( f(x) ) df( f(x) ) d( f(x) ) d
=> ----------- = ------------ --------- = ---(x) = 1 (chain rule)
dx df(x) dx dx
d -1 1
=> ---- ( f (x) ) = --------------
dx -1
df( f(x) )
----------
d f(x)
-1 -1 x 2
今 f(x)=2tanx , f (x)= tan ( ---) => f'(x)=2 sec x
2
-1
=> d f (x) 1 1 2
-------- = --------------------- = ------------------ = -------
dx 2 -1 x x 2
2 sec ( tan ( --- )) 2 ( 1+(---)^2 ) 4 + x
2 2
2 2 -1 x x
中间那一步,是因为 sec x = 1 +tan x ,而 tan(tan (---)) = ---
2 2
3.备注
事实上所有 反三角函数 及自然指对数函数的微分都应该当作基本公式
--
※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc)
◆ From: 114.26.161.79
※ 编辑: julang 来自: 114.26.161.79 (12/07 19:35)
1F:推 kanonehilber:推备注 140.114.212.53 12/08 00:57
2F:推 znmkhxrw:在证法中,先假定反函数可微,才能chain 1.169.134.220 12/08 01:00
3F:→ znmkhxrw:至於严谨话应该要用反函数定理吧 1.169.134.220 12/08 01:01
4F:→ julang:反函数存在=>f(x)一定是1-1函数 114.26.161.79 12/08 06:57
5F:→ julang:所以f'(x)必定有不为零的区间 114.26.161.79 12/08 06:58
6F:→ julang:这样不是由反函数存在条件 114.26.161.79 12/08 06:59
7F:→ julang:就保证反函数会有可微的区间吗? 114.26.161.79 12/08 07:00
8F:推 blak:感谢^^118.168.137.139 12/08 08:32
9F:推 znmkhxrw:就算f'(x)不为零,怎麽说反函数可微?? 114.25.181.147 12/09 00:59
10F:→ julang:在某一点可微,就是旨在该点微分存在 114.26.161.79 12/09 07:41
11F:→ julang:既然反函数与原函数合成是恒等式 114.26.161.79 12/09 07:42
12F:→ julang:同时微分,也会是在某个区间的恒等式 114.26.161.79 12/09 07:43
13F:→ julang:又f'(x)不恒为0,故反函数微分存在(即可微) 114.26.161.79 12/09 07:45
14F:→ BaBi:那这样的前提就是原函数可微? 220.140.110.42 12/10 00:08
15F:→ BaBi:再者有反函数存在, 由於一对一映成, 故可推 220.140.110.42 12/10 00:11
16F:→ BaBi:得反函数微分存在...罗? 220.140.110.42 12/10 00:12
17F:→ BaBi:又由反函数的合成概念, 由Chain Rule导证公式 220.140.110.42 12/10 00:13
18F:→ julang:对,只要f(x)可微,其反函数必定有可微的区间 125.233.157.51 12/10 10:12
19F:→ julang:另种观点,f(x)在某点可微,由微分的定义 125.233.157.51 12/10 10:14
20F:→ julang:它会在那点连续而且左导数等於右导数 125.233.157.51 12/10 10:15
21F:→ julang:即:f(x)在该点smooth 125.233.157.51 12/10 10:16
22F:→ julang:反函数只是将它沿y=x作对称 125.233.157.51 12/10 10:17
23F:→ julang:不会破坏原本smooth的特性 125.233.157.51 12/10 10:17
24F:推 znmkhxrw:"f(x)可微,其反函数必定有可微的区间"why 1.169.128.220 12/10 14:45
25F:→ BaBi:因为反函数和原函数的特性, 一对一映成 220.140.110.81 12/10 19:43
26F:→ BaBi:且具 x = y 对称, 於若原函数於该区间内可微 220.140.110.81 12/10 19:44
27F:→ BaBi:即区间内曲线各点之切线斜率存在且唯一, 故由 220.140.110.81 12/10 19:44
28F:→ BaBi:具 x = y 对称可得, 其反函数之切线斜率存在 220.140.110.81 12/10 19:45
29F:→ BaBi:但...会不会出现恰好映成至反函数後, 切线为 220.140.110.81 12/10 19:46
30F:→ BaBi:铅直线呢? 这样仍称为可微吗? 220.140.110.81 12/10 19:46
31F:→ julang:我额外提的观点,比较直观,无法真正解释 125.233.157.51 12/10 19:59
32F:→ julang:只能某种程度解释反函数是否能微分的问题 125.233.157.51 12/10 20:02
33F:→ julang:另外 ,切线不可能为垂直线 125.233.157.51 12/10 20:03
34F:推 znmkhxrw:我会问这个问题是因为很久之前有想过 111.243.146.15 12/10 20:04
35F:→ znmkhxrw:有没有不要用到反函数定理而去证明这件事 111.243.146.15 12/10 20:05
36F:→ znmkhxrw:"f(x)可微且不等於0,则反函数在该点可微" 111.243.146.15 12/10 20:05
37F:→ znmkhxrw:当时想很久都缺了些条件 111.243.146.15 12/10 20:06
38F:→ julang:垂直线的斜率为无穷大 125.233.157.51 12/10 20:06
39F:→ znmkhxrw:所以我才问~~严谨证明除了反函数定理 111.243.146.15 12/10 20:06
40F:→ znmkhxrw:有其他的妈?? 111.243.146.15 12/10 20:06
41F:→ julang:在某点可微是指该点导数=某个有限值 125.233.157.51 12/10 20:07
42F:→ julang:znmkhxrw大,反函数定理是指什麽? 125.233.157.51 12/10 20:08
43F:推 znmkhxrw:高微後面才会讲的大定理 111.243.146.15 12/10 20:09
44F:→ znmkhxrw:叙述的话wiki有~~太长了XD 111.243.146.15 12/10 20:09
45F:→ znmkhxrw:简单来说就是:一个C^1函数如果在某一点 111.243.146.15 12/10 20:10
46F:→ znmkhxrw:微分不为零,则存在一个邻域使得这个函数 111.243.146.15 12/10 20:10
47F:→ znmkhxrw:在这个邻域有C^1的反函数 111.243.146.15 12/10 20:11
48F:→ julang:我不是数学背景的,论严谨性我不大清楚 125.233.157.51 12/10 20:11
49F:→ znmkhxrw:因为chain rule的前提是,f,g都要可微 111.243.146.15 12/10 20:11
50F:→ znmkhxrw:所以f(f^(-1)(x))这个要做chain rule 111.243.146.15 12/10 20:12
51F:→ znmkhxrw:必须确定f^(-1)(x)可微 111.243.146.15 12/10 20:12
52F:→ julang:我认为 ,如果能证明反函数够平滑,也能说明 125.233.157.51 12/10 20:14
53F:推 znmkhxrw:今天看Marsden的高微,他确实有证明了 114.25.177.233 12/12 23:56
54F:→ znmkhxrw:先证明f^(-1) is conti. 114.25.177.233 12/12 23:56