परिभाषा 15.1विश्वविद्यालय गणित — स्नातक वर्ष 2 · अध्याय 15 — अवकल कलन
fa पर अवकलनीय कहलाता है जब कोई (संतत) रैखिक प्रतिचित्रण dfa:Rn→Rm ऐसा हो कि
f(a+h)=f(a)+dfa(h)+o(∥h∥)(h→0).
प्रतिचित्रण dfa, अर्थात् a पर f का अवकल, अद्वितीय होता है; और विहित आधारों में उसका आव्यूह याकोबी आव्यूहJf(a)=(∂xj∂fi(a)) है। अवकलनीयता से संततता तथा सभी दिशिक अवकलजों dfa(v)=limt→0tf(a+tv)−f(a) का अस्तित्व निकलता है; पर विलोम विफल है (अभ्यास 15.2)। m=1 के लिए dfa(h)=⟨∇f(a),h⟩: अर्थात् प्रथम वर्ष का प्रवणक, अब अवकल को निरूपित करने वाले सदिश के रूप में समझा हुआ।
उदाहरण
उदाहरण 15.4(त्रिज्यीय फलन, एक बार में सदा के लिए)
Rn∖{0} पर r(x)=∥x∥2 लीजिए और f=g∘r लीजिए, जहाँ g एक चर का C1 फलन है। पहले, r0 से दूर अवकलनीय है: r2=∑xi2 से
∂xi∂r=rxi,अर्थात्∇r(x)=∥x∥x,
अर्थात् इकाई त्रिज्यीय सदिश (r2 का अवकलन करके भाग दीजिए — अथवा ⋅ पर शृंखला नियम लगाइए)। फिर शृंखला नियम हर त्रिज्यीय फलन के लिए देता है
∇f(x)=g′(∥x∥)∥x∥x.
किया हुआ उदाहरण: g(r)=r1∇∥x∥1=−∥x∥3x देता है, अर्थात् गुरुत्वाकर्षण और स्थिरवैद्युतिकी का प्रतिलोम-वर्ग क्षेत्र — दिशा त्रिज्यीय, परिमाण ∥x∥21। समापन दृष्टि: त्रिज्यीय फलनों के प्रवणक इसलिए त्रिज्यीय होते हैं कि उनके स्तर समुच्चय गोले हैं और प्रवणक स्तर समुच्चयों के लांबिक होता है; इसके विपरीत x=0 पर rअवकलनीयनहीं है (कोई भी उम्मीदवार रैखिक प्रतिचित्रण सभी दिशाओं से ∥h∥ से मेल नहीं खाता) — मूल बिंदु को शालीनता से पार करने के लिए त्रिज्यीय परिच्छेदिकाओं को g′(0)=0 चाहिए।
उदाहरण 15.6(मध्यमान असमिका से एक लिप्शिट्स अचर)
क्या f(x,y)=sinxsinyR2 पर लिप्शिट्स है, और किस अचर के साथ? उसका प्रवणक ∇f=(cosxsiny,sinxcosy) है, जिसका वर्ग-मानदंड
cos2xsin2y+sin2xcos2y≤sin2y+cos2y⋅1=1
है (cos2x और sin2x को अलग-अलग 1 से परिबद्ध कीजिए), अतः सर्वत्र df(x,y)=∥∇f∥≤1; और किन्हीं दो बिंदुओं के बीच के खंड पर प्रमेय 15.5 देता है
∣f(b)−f(a)∣≤∥b−a∥2:
अर्थात् f1-लिप्शिट्स है, और अचर तीखा है (मूल बिंदु के पास f(x,2π)=sinx की ढाल 1 है)। समापन दृष्टि: मध्यमान असमिका अवकल के किसी बिंदुवार परिबंध को संततता के वैश्विक मापांक में बदल देती है — और हर विमा में लिप्शिट्स आकलनों का यही मानक रास्ता है, तथा अभ्यास 15.12 के भीतर का इंजन भी।