2015年8月10日 星期一

函數射來射去:隱函數 Implicit Function


有時候函數的關係很曖昧。



有時候變數之間的關聯並不如 y = 5x + 3 那麼明確,但我們仍能透過微分的威力將我們想要的資訊給求出來。

考慮一個方程式:


根據經驗我們知道我們面對的是一個雙曲線。真要硬幹的話:


但是函數的定義是每個X(定義域)的元素對應Y(值域)的唯一元素(Every element of X (domain) is the first component of one and only one ordered pair in the f, the subset of the Cartesian product of X and Y (codomain).),這裡很顯然不合定義。我們換個方向思考:


這裡定義域的每個元素(數對 (x, y),或者說 R 和 R 的笛卡爾積)都對應到一個常數:0,因此合定義。這就是隱函數(Implicit Function):隱約地被方程式(隱式方程 Implicit Equation)定義。



隱函數求導(Implicit Differenciation)是把整個隱函數對其中一個變數微分的過程。


僅管 y = f(x) 不能明顯地(Explicitly)表達出來,但是 y 和 x 之間仍是有關係的。因此:


根據鏈鎖律(Chain Rule):


最後:


這就是 y 和 x 之間的關係——以斜率表示。換句話說我們得出來的結果是在 H(x, y) = 0 的圖形上,也就是在本文一開始的圖中的雙曲線上,經過任一點的切線的斜率等於其點的 x 值除以兩倍 y 值。

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