Die zweiten partiellen Ableitungen lassen sich in einer Matrix anordnen, der Hesse-Matrix
Es gilt die Taylorformel: Wenn die Funktion -mal stetig partiell differenzierbar ist, so lässt sie sich in der Nähe jedes Punktes durch ihre Taylor-Polynome approximieren:
mit, wobei das Restglied für von höherer als -ter Ordnung verschwindet, das heißt:
Die Terme zu gegebenem ν ergeben die "Taylorapproximation -ter Ordnung". Einfache Extremwertprobleme findet man in der Analysis bei der Berechnung von Maxima und Minima einer Funktion einer reellen Variablen (vgl. hierzu den Artikel über Differentialrechnung). Die Verallgemeinerung des Differentialquotienten auf Funktionen mehrerer Variablen (Veränderlichen, Parameter) ermöglicht die Bestimmung ihrer Extremwerte, und für die Berechnung werden partielle Ableitungen benötigt. In der Differentialgeometrie benötigt man partielle Ableitungen zur Bestimmung eines totalen Differentials. Partielle Ableitung: Definition, Formel & Beispiele | StudySmarter. Anwendungen für totale Differentiale findet man in großem Maße in der Thermodynamik.
Partielle Ableitung Beispiele
Unter der partiellen Ableitung versteht man, dass eine Funktion nach einer bestimmten Variablen abgeleitet wird. Gibt es z. B. in einer Funktion ein x und ein y, dann kann man entweder nach x
ableiten oder nach y. Das wären die beiden möglichen partiellen Ableitungen. Bei der ersten Ableitung, wird die Funktion nach der jeweiligen unbekannten abgeleitet. Geschrieben wird dies bei einer Funktion z, welche so gegeben ist, folgendermaßen:
Dieses komisch aussehende d bedeutet partielle Ableitung, dabei steht das z für die Funktion und das untere (z. Partielle ableitung beispiel de la. x) für die Unbekannte, nach der abgeleitet werden soll. Hier ein Beispiel:
Diese Funktion wird zunächst nach x partiell abgeleitet. Also leitet ihr ganz normal, wie ihr es kennt nach x ab und tut so, als wäre y einfach irgendeine Zahl. So erhaltet ihr folgendes
Ergebnis:
Nun wird z nach y partiell abgeleitet. Also tut diesmal so, als wäre x irgendeine Zahl und leitet gewöhnlich nach y ab. Ihr erhaltet dann:
Bei der zweiten Ableitung gibt es mehr Fälle.
Partielle Ableitung Beispiele Mit Lösungen
In Analogie zu f ' ( x) = d f ( x) d x schreibt man für f x ( x, y) bzw. f y ( x, y) auch f x ( x, y) = ∂ f ( x, y) ∂ x b z w. Partielle Ableitungen - Mathepedia. f y ( x, y) = ∂ f ( x, y) ∂ y und spricht von der partiellen Ableitung von f nach x bzw. von f nach y. Für die Bildung der partiellen Ableitungen erster Ordnung lassen sich sämtliche Ableitungsregeln einer Funktion mit einer unabhängigen Variablen übertragen, wenn man jeweils beachtet, welche Variable im betreffenden Zusammenhang die unabhängige ist.
Partielle Ableitung Beispiel De
Beispiel 165U
Die Funktion f ( x, y) = x y x 2 + y 2 f(x, y)=\dfrac{xy}{x^2+y^2} aus Beispiel 165Q ist in (0, 0) nicht stetig. Sie ist dort aber wohl differenzierbar. Denn für x = 0 x=0 (genauso wie für y = 0 y=0) ist sie die Nullfunktion, deren Ableitung 0 0 ist. Daher gilt: ∂ f ∂ x ( 0, 0) = ∂ f ∂ y ( 0, 0) = 0 \dfrac {\partial f} {\partial x} (0, 0)=\dfrac {\partial f} {\partial y} (0, 0)=0. Ein Mathematiker ist eine Maschine, die Kaffee in Theoreme verwandelt. Paul Erdös
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→ Für eine ausführlichere Darstellung siehe totales Differential
Verallgemeinerung: Richtungsableitung [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Eine Verallgemeinerung der partiellen Ableitung stellt die Richtungsableitung dar. Dabei wird die Ableitung in Richtung eines beliebigen Vektors betrachtet und nicht nur in Richtung der Koordinatenachsen. Literatur [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Kurt Endl; Wolfgang Luh: Analysis II, Akademische Verlagsgesellschaft Frankfurt am Main, 1974
Hans Grauert; Wolfgang Fischer: Differential- und Integralrechnung II, 2., verbesserte Auflage, Springer Verlag Berlin, 1978
Einzelnachweise [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
↑ Heuser verweist auf J. f. reine u. Partielle ableitung beispiele mit lösungen. angew. Math., Nr. 17 (1837) (Harro Heuser: Lehrbuch der Analysis. Teil 2., Teubner Verlag, 2002, S. 247). Eine detaillierte Herkunft gibt Jeff Miller: [1]. ↑ Holm Altenbach, Johannes Altenbach, Konstantin Naumenko: Ebene Flächentragwerke. Grundlagen der Modellierung und Berechnung von Scheiben und Platten.