परिभाषा 14.1विश्वविद्यालय गणित — स्नातक वर्ष 1 · अध्याय 14 — अवकलन
f:I→Rx0∈I पर अवकलनीय तब है जब x→x0 होने पर अंतर-भागफल x−x0f(x)−f(x0) की कोई (परिमित) सीमा हो; उस सीमा को f′(x0) लिखा जाता है। समतुल्य रूप से:
f(x0+h)=f(x0)+f′(x0)h+hε(h),ε(h)h→00,
और तब आलेख स्पर्श रेखा y=f(x0)+f′(x0)(x−x0) स्वीकार करता है। x0 पर अवकलनीयता से x0 पर सांतत्य आती है (ऊपर का प्रदर्शन पढ़िए)। fI पर अवकलनीय तब है जब वह हर बिंदु पर हो; fC1 वर्ग का तब है जब इसके अतिरिक्त f′संतत हो, और Ck वर्ग का तब जब f को k बार अवकलित किया जा सके और f(k)संतत हो।
उदाहरण
उदाहरण 14.2
“अवकलनीय⇒संतत” का विलोम विफल है: 0 पर ∣⋅∣। और अधिक आश्चर्यजनक बात यह कि अवकलनीय होने से C1 होना नहीं आता: फलन f(x)=x2sinx1 (f(0)=0) सर्वत्र अवकलनीय है, जहाँ f′(0)=0, पर f′(x)=2xsinx1−cosx1 की 0 पर कोई सीमा नहीं (अभ्यास 14.2)।
उदाहरण 14.3(ठीक एक ही बिंदु पर अवकलनीय)
मान लीजिए x∈Q के लिए f(x)=x2 और x∈/Q के लिए f(x)=0। 0 पर: hf(h)−0≤∣h∣→0, अतः f0 पर अवकलनीय है और f′(0)=0। किसी भी x0=0 पर fसंतत तक नहीं है: x0 की ओर अभिसरित होते परिमेय और अपरिमेय अनुक्रम f को क्रमशः x02=0 और 0 पर भेजते हैं (सघनता, प्रमेय 10.14)। अतः अवकलनीयता सचमुच बिंदुवार धारणा है: वह R के एक बिंदु पर सत्य हो सकती है और अन्यत्र कहीं नहीं। व्यवहार के लिए उपदेश: एकदिष्टता कसौटी या रोल जैसे कथनों को अवकलजकिसी अंतराल पर चाहिए — वियुक्त बिंदुओं पर, चाहे कितने ही हों, f′(x0) का होना किसी भी समग्र निष्कर्ष का आधार नहीं बनता।
उदाहरण 14.6(प्रतिलोम अवकलज, दो बार)
यह प्रमेय चिरपरिचित अवकलजों को बिना किसी सीमा-कार्य के फिर से संगणित कर देती है। ln=exp−1 के लिए: y=ex पर,
(ln)′(y)=exp′(x)1=ex1=y1,
जो प्रत्येक y>0 के लिए वैध है, क्योंकि exp′=exp कभी लुप्त नहीं होता। arctan=tan−1 के लिए: y=tanx पर,
(arctan)′(y)=1+tan2x1=1+y21,
जहाँ tan′=1+tan2>0 प्रयुक्त हुआ। समापन का सार: यह सूत्र किसी फलन के विषय में ज्ञान को उसके प्रतिलोम के विषय में ज्ञान में बदल देता है, और उसकी क़ीमत एक प्रतिस्थापन है — और वह प्रतिस्थापन (x=lny, x=arctany) ठीक यही कथन है कि दोनों चर एकैकी आच्छादन के आमने-सामने के पक्षों पर रहते हैं।