Для будь-яких диференційовних функцій , справджуються рівності:
, де a, b — сталі; (4)
;
, .
Похідна за напрямом. Градієнт
Означення. Нехай функція визначена в деякому околі точки ; l — деякий промінь з початком у точці ; — точка на цьому промені, яка належить околу точки (мал. 2); — довжина відрізка . Якщо існує , то ця границя називається похідною функції за напрямом l у точці і позначається .
Зокрема, — похідна функції за додатним напрямом осі х, а — похідна функції за додатним напрямом осі у.
мал. 2
Похідна за напрямом характеризує швидкість зміни функції у точці за напрямом l.
Теорема. Якщо функція має в точці неперервні частинні похідні, то в цій точці існує похідна за будь-яким напрямом , причому
(5)
де і — значення частинних похідних у точці .
Приклад. Знайти похідну функції у точці за напрямом
● Знайдемо та обчислимо частинні похідні в точці функції :
Тоді за формулою (5) маємо:
.
Означення. Вектор з координатами , який характеризує напрям максимального зростання функції в точці , називається градієнтом функції у цій точціі позначається :
(7) де i, j — одиничні орти.
Приклад. Знайти градієнт функції у точці .
●Запишемо та обчислимо частинні похідні в точці :
;
Тоді згідно з (7) , або .
Аналогічно для диференційовної функції у точці похідна за напрямом довільного одиничного вектора , подається так:
Означення. Градієнтом диференційовної функції у точці називають вектор де — одиничні орти, а значення частинних по- хідних обчислені в точці .
Властивості:
1. . 2. .
3. Якщо , то похідна досягає найбільшого значення при .