链式法则,台湾地区亦称连锁律(英语:Chain rule),用于求合成函数的导数。
正式表述
两函数 和 的定义域 ( 和 ) 、值域 ( 和 ) 都包含于实数系 ,若可以定义合成函数 (也就是 ),且 于 可微分,且 于 可微分,则
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也可以写成
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例子
求函数 的导数。
- 设
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求函数 的导数。
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证明
严谨的证明需要以下连续函数的极限定理:
和 都是实函数,若可以定义合成函数 且
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则有
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只要展开极限的δ-ε定义,并考虑 等于或不等于 的两种状况,这个极限定理就可以得证。
为了证明链式法则,定义一个函数 ,其定义域 , 而对应规则为
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和一个函数 ,其定义域 , 而对应规则为
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这样,考虑到 于 的导数是以下函数(定义域为 )的极限
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因为可微则必连续(根据乘法的极限性质),所以 于 连续、 于 连续,故根据上面的极限定理有
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而且针对一开始可微的前提有
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再根据乘法的极限性质有
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即为所求。
多元复合函数求导法则
考虑函数z = f(x, y),其中x = g(t),y = h(t),g(t)和h(t)是可微函数,那么:
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假设z = f(u, v)的每一个自变量都是二元函数,也就是说,u = h(x, y),v = g(x, y),且这些函数都是可微的。那么,z的偏导数为:
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如果我们考虑
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为一个向量函数,我们可以用向量的表示法把以上的公式写成f的梯度与 的偏导数的数量积:
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更一般地,对于从向量到向量的函数,求导法则为:
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高阶导数
复合函数的最初几个高阶导数为:
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参见