首先是一阶微分方程,这个我通过引例能够大概理解后面加上的应该是△X的高阶无穷小,也知道应该是化曲为直所缺的距离,但二元微分方程,书上直接给的是p=根号下△x的平方+△Y的平方,我实在想不通,因为引例多的项是△x△y,也不明白为什么是上面那个式子的高阶无穷小,我也不想要什么chatgpt和感性认识的解答,就是想问问具体是怎么推出来的
该回答引用GPTᴼᴾᴱᴺᴬᴵ
对于一元微分,我们可以使用一阶泰勒公式:
f(x+Δx) = f(x) + f'(x)Δx + o(Δx)
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其中o(Δx)表示Δx趋近于0时比Δx高阶的无穷小量,可以忽略。将Δx看成dx,则有:
f(x+dx) ≈ f(x) + f'(x)dx
这里的f'(x)就是函数f(x)在点x处的一阶导数。
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对于二元微分,我们可以使用二元泰勒公式:
f(x+Δx, y+Δy) = f(x, y) + ∂f/∂xΔx + ∂f/∂yΔy + 1/2[∂²f/∂x²(Δx)² + 2∂²f/∂x∂y(Δx)(Δy) + ∂²f/∂y²(Δy)²] + o(Δx², Δy², ΔxΔy)
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其中o(Δx², Δy², ΔxΔy)表示Δx和Δy趋近于0时比它们高阶的无穷小量,可以忽略。将Δx和Δy看成dx和dy,则有:
f(x+dx, y+dy) ≈ f(x, y) + ∂f/∂x dx + ∂f/∂y dy + 1/2[∂²f/∂x²(dx)² + 2∂²f/∂x∂y(dx)(dy) + ∂²f/∂y²(dy)²]
这里的∂f/∂x和∂f/∂y分别表示函数f(x,y)在点(x,y)处对x和y的一阶偏导数,∂²f/∂x²、∂²f/∂x∂y和∂²f/∂y²分别表示函数f(x,y)在点(x,y)处对x的二阶偏导数、对x和y的混合二阶偏导数,以及对y的二阶偏导数。
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将Δx和Δy看成高阶无穷小量,则p可以表示为:
p = √(dx² + dy²)
其中dx²和dy²可以看成高阶无穷小量,可以忽略。这样p就变成了dx和dy的一阶无穷小量。
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因此,对于二元微分,我们可以使用二元泰勒公式,将函数f(x,y)在点(x,y)处展开成一阶、二阶、三阶甚至更高阶的形式,然后用一阶无穷小量表示微小增量,计算微分值和偏导数。
二阶是余项,几何意义就是求dy和dx的切线的向量。