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函数名只是代号:复合函数与链式法则

数学

我们明确2个概念
函数定义,必须写成 的形式,其中 是自变量参数,这里 可以换成任何字母
函数求值(函数运行) 必须写成 的形式,其中 是参数, 会输出一个具体的值,我们如果把它记作
这里的 和 ,名字上没有任何联系,你哪怕把 写成 ,也不是定义处的那个参数
函数只认位置,只要你把参数写在相同的位置,运行的时候就是它

我们可以让 (给它一个变量代表求值的结果)显然 ,一个是函数,一个是其中一个函数值

那么复合函数会发生什么?
1.我们依然有函数定义 ,这里 的取值范围是全体实数
2.我们定义另一个函数 ,注意,这里这里另一个函数名一定要是 吗
不一定,这里的 和定义处的 没有关系
你甚至可以给他换一个其它名字,比如另一个函数改成
函数定义处的自变量在运行的时候会被替换成真实的东西,它叫什么名字完全无所谓

于是我们有两个函数


现在,运行 函数,把 带入它的自变量位置(注意是位置,那个 只是一个占位符,名字叫什么无关紧要),会变成

显然,它也有一个运行结果,我们把它记作大写的
即
同样,非常显然的, ,它们的值域不一样

所以数学上,如果出现一个复合函数 ,你把它拆成 ,这是错误的,你不能再使用同一个记号 否则你会发生歧义
上面解释过了 和 不一样

所以一个函数 ,你必须拆成内外两个不相关的函数,识别它们的唯一标识符不是函数名,而是对应法则
我随便拆成两个名字上完全不相关的函数
, 并将 带入法则
注意这里 是小写

接下来,我们要对复合函数 求导

这个法则是把它分解出来的函数各自求导函数,然后相乘
根据抽象函数的求导运算法则

观察函数 ,求导 它的导函数是
观察函数 ,求导 它的导函数是


根据极限展开,简写成莱布尼茨记号的分式形式,实际上这里写的应该是 形式
拿到新的函数,其中 和 是新的法则
现在导函数有了,还没求值运行,将 带入法则 ,将 带入法则

结束

但是很多时候,我们会统一用拉格朗日记号,这个记号有一个好处,那就是不需要标注函数名,只看法则
因为前面就说过函数名可以改,只有法则是标识符

这里的 是求导记号
这里是写成极限形式的替代,其中 是微分算子
由微分算子运算
…. 表示对 求导函数,还没求。 表示已经是导函数(求完了)
(斜率 底边)
其中 ( 底边)

(斜率 底边)

合并有

于是

如果不用函数名,用法则记号可以写成