Ketjusääntö?

On olemassa funktionaali f = f(x,y). Funktiot x ja y ovat muuttujien a ja b funktioita: x = x(a,b), y = y(a,b).

Eli f = f[x(a,b],y(a,b)]

Osittaisdifferentiaalit ∂f/∂a ja ∂f/∂b luonnollisesti tunnetaan, koska f,x ja y tunnetaan a:n ja b:n funktioina. Osittaisdifferentiaalit ∂f/∂x ja ∂f/∂y halutaan tietää.

Ns. ketjusäännön mukaan saadaan:

{∂f/∂a = ∂f/∂x∙∂x/∂a ∂f/∂y∙∂y/∂a
{∂f/∂b = ∂f/∂x∙∂x/∂b ∂f/∂y∙∂y/∂b

eli matriisimuodossa:
[∂f/∂a,∂f/∂b]^T = [J][∂f/∂x,∂f/∂y]^T

josta [∂f/∂x,∂f/∂y]^T = [J]^(-1)[∂f/∂a,∂f/∂b]^T

(^T = transpoosi, ^(-1) = käänteismatriisi ja [J] on "jakobiaani" joka näkyy ylemmistä yhtälöistä)

Varsinainen kysymykseni on se, että mikä kumma tuo ketjusääntö on? Mitään kirjallisuutta ei ole nyt käden ulottuvilla. Kummastusta aiheuttaa eräs seikka. Nimittäin on helppo ymmärtää että esim. ∂k/∂c = ∂k/∂x∙∂x/∂c, kun c ja k vain x:n funktioita. Tällöinhän osittaisderivaatan voi ajatella murtoluvuksi jonka osoittaja ja nimittäjä on lavennettu ∂x:llä; yhtälön vasen ja oikea puoli ovat intuitiivisestikin yhtäsuuret. Mutta nuo ketjusäännön yhtälöt:
{∂f/∂a = ∂f/∂x∙∂x/∂a ∂f/∂y∙∂y/∂a
{∂f/∂b = ∂f/∂x∙∂x/∂b ∂f/∂y∙∂y/∂b
antavat logiikkani mukaan yhtälöt:
{∂f/∂a = 2∙∂f/∂a
{∂f/∂b = 2∙∂f/∂b
. Matematiikan opinnoista muistelen, että sanottiin derivaatan/osittaisderivaatan olevan eri asia kuin jakolasku, mutta yhtälöä voi ratkaista kuin df/dx tarkoittaisi "df jaettuna dx:llä" ja kun se kerrotaan dx:llä jää pelkkä df.
2803
Äänestä

Muut lukivat myös

Vastaukset 2

Vanhimmat

jos ajattelet tapausta

f:R^2->R
r:R->R^2

r(a) on vektori joka muuttuu a:n mukaan

d/da f(r(a)) = gradientti f(r(a)* d/da r(a)
(* pistetulo)

Pitäisi löytyä mistä tahansa kirjasta jonka
nimessä lukee calculus, ja sisältää gradientin käsitteen. Chainrule.

Äänestä

Kokonaisderivaatassa df/dx toki voidaan ajatella, että tuo on jonkinnäköinen tavallinen jakolasku. Moniulotteisessa tapauksessa, jos f ja x ovat vektoreita, df/dx on se Jacobin matriisi. Jakolaskuanalogiassa lienee oikeasti kysymys siitä, että jos on yhtälö (sovitaan, että f on skalaari, jolloin d/dx on gradientti):

g(x) = df/dx

niin tuon voi formaalisti integroida, jolloin saadaan

∫ g(x) dx = ∫ df

ja jos integrointiväli on tosi pieni, niin integraalimerkit voi jättää pois:

g(x) dx = df

eli nyt efektiivisesti kerrottiin dx vasemmalle puolelle.

Osittaisderivaatoilla tuo taas ei toimi. Voi ajatella, että lausekkeissa ∂f/∂a ja ∂f/∂b tuo ∂f on oikeasti eri kummassakin tapauksessa. Ensimmäisessä a:n suuntainen muutos ja toisessa b:n suuntainen.

Äänestä

Kommentoi aloitusta


sekaisin kirjoitti:

On olemassa funktionaali f = f(x,y). Funktiot x ja y ovat muuttujien a ja b funktioita: x = x(a,b), y = y(a,b).

Eli f = f[x(a,b],y(a,b)]

Osittaisdifferentiaalit ∂f/∂a ja ∂f/∂b luonnollisesti tunnetaan, koska f,x ja y tunnetaan a:n ja b:n funktioina. Osittaisdifferentiaalit ∂f/∂x ja ∂f/∂y halutaan tietää.

Ns. ketjusäännön mukaan saadaan:

{∂f/∂a = ∂f/∂x∙∂x/∂a ∂f/∂y∙∂y/∂a
{∂f/∂b = ∂f/∂x∙∂x/∂b ∂f/∂y∙∂y/∂b

eli matriisimuodossa:
[∂f/∂a,∂f/∂b]^T = [J][∂f/∂x,∂f/∂y]^T

josta [∂f/∂x,∂f/∂y]^T = [J]^(-1)[∂f/∂a,∂f/∂b]^T

(^T = transpoosi, ^(-1) = käänteismatriisi ja [J] on "jakobiaani" joka näkyy ylemmistä yhtälöistä)

Varsinainen kysymykseni on se, että mikä kumma tuo ketjusääntö on? Mitään kirjallisuutta ei ole nyt käden ulottuvilla. Kummastusta aiheuttaa eräs seikka. Nimittäin on helppo ymmärtää että esim. ∂k/∂c = ∂k/∂x∙∂x/∂c, kun c ja k vain x:n funktioita. Tällöinhän osittaisderivaatan voi ajatella murtoluvuksi jonka osoittaja ja nimittäjä on lavennettu ∂x:llä; yhtälön vasen ja oikea puoli ovat intuitiivisestikin yhtäsuuret. Mutta nuo ketjusäännön yhtälöt:
{∂f/∂a = ∂f/∂x∙∂x/∂a ∂f/∂y∙∂y/∂a
{∂f/∂b = ∂f/∂x∙∂x/∂b ∂f/∂y∙∂y/∂b
antavat logiikkani mukaan yhtälöt:
{∂f/∂a = 2∙∂f/∂a
{∂f/∂b = 2∙∂f/∂b
. Matematiikan opinnoista muistelen, että sanottiin derivaatan/osittaisderivaatan olevan eri asia kuin jakolasku, mutta yhtälöä voi ratkaista kuin df/dx tarkoittaisi "df jaettuna dx:llä" ja kun se kerrotaan dx:llä jää pelkkä df.

Anonyymi
5000

Ilmoita asiaton sisältö

  • Sisältää materiaalia, joka on loukkaavaa, herjaavaa, rasistista, uhkailevaa tai ahdistelevaa.

  • Materiaali sisältää nimiä, yhteystietoja tai muita henkilökohtaisia tietoja. Julkisuuden henkilöistä, julkisissa viroissa toimivista ihmisistä sekä yritysten vastuuhenkilöistä saa keskustella työhön liittyen. Myös yksityiselämään liittyvistä asioista voi keskustella siltä osin, kuin niistä on julkisesti kerrottu.

  • Sisältää lapsille haitallista tai heiltä kiellettyä materiaalia. Seksuaalinen sisältö on sallittua aiheeseen tarkoitetuilla palstoilla, joiden ikäraja on 18 vuotta.

  • Lainvastaista sisältöä voi olla mm. yksityiselämää loukkaavan tiedon levitys, kiihottaminen kansanryhmää vastaan, laiton uhkaaminen, alaikäisiin liittyvä seksuaalinen sisältö/grooming, petokset, identiteettivarkaudet, kunnianloukkaukset ja tekijänoikeusrikkomukset.

  • Sisältö ei liity palstan tai keskusteluketjun aiheeseen.

  • Viesti ei ole suomea tai ruotsia (pl. International Forums), se sisältää mainontaa, se sisältää tekijänoikeuksin suojattua materiaalia, se on massapostitus tai jokin muu syy.

Jaa keskustelu