diff --git a/Diferenciál a tečná rovina.md b/Diferenciál a tečná rovina.md new file mode 100644 index 0000000..c643145 --- /dev/null +++ b/Diferenciál a tečná rovina.md @@ -0,0 +1,29 @@ +# Diferenciál +Diferenciál funkce je způsob **aproximace** funkce v nějakém bodě. V případě, že mám nějakou funkci v nepřirozeném bodě velmi blízko hodnoty, co dokážu spočítat, můžu odhadnout hodnotu v nepřirozeném bodě pomocí diferenciálu. +**To bude podle předpisu:** +$$ +f(x_{0} + h) \approx f(x_{0}) + f'(x_{0})h +$$ +To dává smysl, protože diferenciál je vlastně hodnoty na tečně k bodu. Čím blíž je hledaný bod ke známému bodu, tím přesnější je náš výsledek. + +Např. mám funkci $\ln(1,05)$. +$$ +\ln(1,05) \approx \ln(1) + \ln'(1)(0.05) = 0 + \frac{1}{1}(0,05) = 0,05 +$$ +Tedy náš odhad je $0,05$. **Je třeba si ale uvědomit, že se dopouštím nějaké chyby.** + +Pro funkci více proměnných využiju parciálních derivací a bude platit (pro bod a): +$$ +f(a_{1} + h, a_{2} + k) = f(a_{1},a_{2}) + f_{x}'(a_{1},a_{2})h + f_{y}'(a_{1},a_{2}) +$$ + +# Tečná rovina +Pokud chceme najít tečnou rovinu k bodu na funkci, můžeme jí vyjádřit pomocí tečny ke každé ose v bodě. Jeden způsob jak najít tečnou rovinu je jí vyjádřit přímo pomocí diferenciálu: +$$ +z = f(a) + \frac{\delta f}{\delta x}(h) + \frac{\delta f}{\delta y}(k) +$$ +Z rovnic $x = x_{0} + h$ a $y = y_{0} + k$ u diferenciálu můžme vyjádřit $h = (x-x_{0})$ a $k = (y -y_{0})$. +Tedy: +$$ +\tau :f(a) + \frac{\delta f}{\delta x}(x-x_{0}) + \frac{\delta f}{\delta y}(y-y_{0}) - z +$$ diff --git a/Parciální derivace.md b/Parciální derivace.md index a800f5d..c477787 100644 --- a/Parciální derivace.md +++ b/Parciální derivace.md @@ -23,5 +23,41 @@ Derivace v bodě f(2, 1) je ve směru x: $\sin(2\cdot1) + 2\cdot 1 \cdot \cos(2\ **Důležité je si uvědomit, že derivace v bodě nemá jednu konkrétní hodnotu.** U funkce jedné proměnné bylo jednoduché nakreslit tečnu a zjisti její směrnici, ale zde se na bod můžeme koukat z nekončena různých směrů. Na kraji vlny jeden směr může rychle stoupat, ale z boku lze jít stále rovně bez stoupání. Místo tečny můžeme udělat tečnou rovinu a vybrat si kterýkoli možný směr, kudy se na ní pohybovat. -# Parciální derivace ve směru -# Parciální derivace vyšších řádů \ No newline at end of file +# Směrová parciální derivace +Z definice: +$$ +\frac{\delta f}{\delta h}(a) =\lim_{ t \to 0 } \frac{f(a + th) - f(h)}{t} +$$ kde $h$ je směrový vektor derivace, $a$ je bod a $t$ je parametr. V podstatě si to jde představit tak, že se pohybuji o malinký kousíček ve směru hledané derivace a čím víc zmenšuji tento kousíček, tím víc se blížím k derivaci v bodě a ve směru. +Dá se to přepsat i takto: pro $\varphi(t) = f(a + th)$: +$$ +\frac{\delta \varphi}{\delta h} = \lim_{ t \to \infty } \frac{\varphi(t) - \varphi(0)}{t} +$$ + +Příklad v praxi: (isibalo) +Nalezněte derivaci $f(x,y) = x^2 + 2y^2 - 3xy$ v bodě a[1,2] a směru $\vec{h} = (-2,1)$. +$$ +\varphi(t) = f(a_{1} + th_{1}, a_{2 + th_{2}}) = f(1 + t(-2), 2 + t(1)) = f(1 -2t, 2 + t) +$$ +$$ += (1-2t)^2 + 2(2+t)^2 - 3(1-2t)(2+t) = 1 - 4t + 4t^2 + 8 + 8t + 2t^2 - 3(2 + t -4t - 2t^2) +$$ +$$ + = (4 + 2 + 6)t^2 + (8 - 4 + 9)t + (1 + 8 - 6) = 12t^2 + 13t + 3 +$$ +$$ +\varphi'(t) = f'(a + th) = (12t^2 + 13t + 3)' = 24t + 13 +$$ +$$ +f_{h}(a) = \varphi'(0) = 24(0) + 13 = 13 +$$ +Derivace v bodě a ve směru h je 13. +Šlo by to udělat i obecně. Místo hodnot tam dát parametry a pak dosazovat. + +# Parciální derivace vyšších řádů +... dodělat... + +Derivovanou funkci můžu derivovat víckrát dle os nebo směru. Když derivuji osy tak pro první derivaci mám 2 parciální derivace, po druhé mám 4 parciální derivace a po třetí 8, etc. +$$ +f'(x,y) \to f_{x}, f_{y} \to f_{xx}, f_{xy}, f_{yx}, f_{yy} \to f_{xxx},f_{xxy},f_{xyx},f_{xyy},f_{yxx},f_{yxy},f_{yyx},f_{yyy} \to\dots +$$ +V případě spojité původní funkce (a spojitých derivací) ale platí, že funkce se stejným počtem derivovaných os mají stejné derivace, tedy $f_{yyx} = f_{xyy} = f_{yxy}$. \ No newline at end of file