微分,差分和变分的概念有什么异同?

如题所述

微分:是当自变量x变化了一点点(dx)而导致了函数(f(x))变化了多少。  比如,国民收入Y=f(c),c是消费,那c变化了dc时,会导致Y变化多少呢?变化dY,这就是微分,而dY/dc就是这个单变量函数的导数。把微分dY视为dx的线性函数,那么导数就是这个线性函数的系数:注意,这个视角甚至可以推广到微分流形、泛函,等你以后深入学习到更高的层次就会知道,在这里打个伏笔。  差分:粗糙地讲,就是离散化的微分,即y。当变化量很微小时,就近似看成dy。  变分:应该是指泛函的变分吧,这里就不扯什么functional analysis里的banach空间微分理论了,简单说下,泛函是将函数空间映射到数域,就是,把一个函数映射成一个数。打个比方,从A点到B点有无数条路径,每一条路径都是一个函数吧。这无数条路径,每一条函数(路径)的长度都是一个数,对吧?那你从这无数个路径当中选一个路径最短或者最长的,这就是求泛函的极值问题。有一种老的叫法,函数空间的自变量我们称为宗量(自变函数),当宗量变化了一点点而导致了泛函值变化了多少,这其实就是变分。变分,就是微分在函数空间的拓展,其精神内涵是一致的。求解泛函变分的方法主要有古典变分法、动态规划和最优控制。我建议数学功底好的同学亲自去看看《非线性泛函分析》的书,数学实在不行的同学,仔细看看有关变分法或最优控制理论的书籍!建议在校同学有条件的最好自己多去图书馆看看,尽量少花时间在网络上问问题。

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第1个回答  2017-12-01

微分和差分的关系就像函数与数列的关系,函数值是连续的,而数列是离散的。变分、泛函的定义域为一个无限维的空间:曲线的空间。泛函的增量的线性部分称为其微分。泛函的微分又称其为变分,其中微变量h(δq)称为力学。——《经典力学的数学方法》简单的说,泛函是一种特殊函数,其定义域为函数f(x),值域一般为实数,正常的函数(值->值)到值的映射,而变分即泛函的微分中(注意不是导数)舍去了无穷小项O(h^2)的剩余线性部分项。

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第2个回答  2017-12-01

设函数y=f(x)在x.的邻域内有定义,x0及x0+Δx在此区间内。如果函数的增量Δy=f(x0+Δx)−f(x0)可表示为Δy=AΔx0+o(Δx0)(其中A是不依赖于Δx的常数),而o(Δx0)是比Δx高阶的无穷小,那么称函数f(x)在点x0是可微的,且AΔx称作函数在点x0相应于自变量增量Δx的微分,记作dy,即dy=AΔx。通常把自变量x的增量Δx称为自变量的微分,记作dx,即dx=Δx。于是函数y=f(x)的微分又可记作dy=f'(x)dx。函数的微分与自变量的微分之商等于该函数的导数。因此,导数也叫做微商。变分法在理论物理中非常重要:在拉格朗日力学中,以及在最小作用原理在量子力学的应用中。变分法提供了有限元方法的数学基础,它是求解边界值问题的强力工具。它们也在材料学中研究材料平衡中大量使用。而在纯数学中的例子有,黎曼在调和函数中使用狄力克雷原理。

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