极限(Limit)
- 定义 :表示某一点处函数趋近于某一特定值的过程,一般记为
极限是一种变化状态的描述,核心思想是无限靠近而永远不能到达
- 公式 : 表示 x 趋向 a 时 f(x) 的极限。
知识点 | 口诀 | 解释 |
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极限的存在 | 左右极限需相等 | 左极限等于右极限,极限才存在 |
极限求值 | 小数接近分母带 | 分子分母消掉无关,最后代入极限值 |
无限极限 | 无穷大趋向无穷多 | x 趋向无穷大时,函数会无界 |
常数极限 | 常数极限还是常 | 常数不随 x 变化,其极限为常数本身 |
总结:
- 极限是"左等于右",常数不变小数带。
导数(Derivative)
- 定义:函数的局部性质,导数表示函数变化率,即在某一点的斜率。
对函数y = f(x)来说,其导数可以用符号f'(x)来表示。也可记为
- 公式 :。
知识点 | 口诀 | 解释 |
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导数定义式 | 变化速率瞬间看 | 导数即函数在某点的变化率 |
斜率 | 斜率即导数 | 曲线的导数等于该点处切线的斜率 |
导数存在条件 | 连续光滑无跳变 | 函数在该点必须连续且光滑 |
总结:
- 导数看斜率,曲线随点变。
微分(Differentiation)
- 定义:微分是导数的线性近似,表示函数在小变化下的增量。
- 公式 :,表示 dx 的微小变化引起 dy 的变化。
微分近似小变大,导差线性接着算。
知识点 | 口诀 | 解释 |
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微分近似 | 小变大差线性算 | 微分表示函数的增量,是导数的线性近似 |
一阶微分 | 导数导差就是微分 | 微分与导数等价于线性变化 |
总结:
-
微分近似小变大,导差线性接着算。
-
导数 表示变化率 ,微分 表示变化量
偏导数(Partial Derivative)
- 定义 :偏导数表示多元函数在某一点处关于某一变量的导数,其他变量保持不变。
- 公式 :符号 来表示多元函数 ,关于x的偏导数 即:
知识点 | 口诀 | 解释 |
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偏导数 | 看谁变化锁其他 | 偏导数只看一个变量,其他变量保持不变 |
偏导数几何意义 | 高维斜率看切面 | 在多维空间中,偏导数表示函数沿某轴的斜率 |
计算方法 | 变量固定逐个求 | 对每个变量分别求导 |
总结:
- 偏导锁定一变量,高维斜率看切面。
梯度(Gradient)
-
定义 :梯度是函数在多维空间中变化最快的方向,一个包含所有偏导数的向量 。符号是
-
公式 : 对函数 来说,其梯度向量是
梯度下降算法中,参数更新公式为
知识点 | 口诀 | 解释 |
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梯度定义 | 快速上升靠梯度 | 梯度表示函数变化最快的方向 |
梯度计算 | 多维偏导排成队 | 梯度是各个偏导数排列成的向量 |
梯度方向 | 梯度方向最快升 | 梯度方向表示函数上升最快的方向 |
总结:
- 梯度导快升,排队各偏导。
链式求导法则(Chain Rule)
- 定义:链式法则用于复合函数的求导,即导数分为外层函数和内层函数分别求导。
假设对实数x,有可微函数f 和 g,其中z = f(y) ,y = g(x),那么,链式法则公式如下
所谓链式法则,就是一层一层增加可以互相抵消的分子分母
例子:
有函数 和 , 计算 的导数,可得
- 公式 :
知识点 | 口诀 | 解释 |
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链式法则 | 内外分导再相乘 | 外层函数的导数乘以内层函数的导数 |
链式求导应用 | 多层复合层层解 | 对于多层复合函数,逐层求导 |
总结:
- 链式分内外,逐层导相乘。
记忆口诀
- 极限:"左等于右,常数不变小数带",极限需要左右一致,小数极限直接代入。
- 导数:"导数看斜率,曲线随点变",导数表示函数在一点的斜率,函数形状随点变化。
- 微分:"微分近似小变大,导差线性接着算",微分表示函数的线性近似,是导数的进一步延伸。
- 偏导数:"偏导锁定一变量,高维斜率看切面",多变量函数中只看一个变量的变化,其余固定。
- 梯度:"梯度导快升,排队各偏导",梯度表示函数上升最快的方向,是各偏导数的组合。
- 链式法则:"链式分内外,逐层导相乘",链式法则用于复合函数的求导,逐层求导并相乘。