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Es gilt sogar eine stärkere Behauptung, weil er aus der Existenz der ersten partiellen Ableitungen und einer zweiten partiellen Ableitung die Existenz und den Wert einer anderen zweiten partiellen Ableitung folgt. Satz 165V (Satz von Schwarz) Sei f: R n → R f:\Rn\to\R in einer Umgebung U ( a) U(a) des Punktes a ∈ R n a\in\Rn stetig. Weiterhin sollen die partiellen Ableitungen f x k f_{x_k}, f x l f_{x_l} und f x k x l f_{x_k x_l} in U ( a) U(a) existieren und in a a stetig sein. Dann existiert in a a auch die partielle Ableitung f x l x k f_{x_l x_k} und es gilt: f x k x l ( a) = f x l x k ( a) f_{x_k x_l}(a)=f_{x_l x_k}(a) Beweis Wir brauchen die Behauptung nur für zwei unabhängige Variablen zu zeigen, da sich die Austauschbarkeit der partiellen Ableitungen immer auch zwei bezieht, man sich im höherdimensionalen Fall also alle anderen Variablen als festgehalten vorstellen kann. Sein nun x x und y y die Veränderlichen und ( ξ, η) (\xi, \eta) der Punkt für die wir den Beweis führen. Wir zeigen, dass ∂ 2 f ∂ x ∂ y ( ξ, η) = ∂ 2 f ∂ y ∂ x ( ξ, η) \dfrac{\partial^2 f} {\partial x \partial y}(\xi, \eta)= \dfrac{\partial^2 f}{\partial y \partial x}(\xi, \eta) Wir wählen auf R 2 \R^2 die Maximumnorm (vgl. Satz 1663 zur Normenäquivalenz).
Partielle Ableitung – Ableitungsregeln In diesem Artikel erklären wir dir die partielle Ableitung. Für die partielle Ableitung gelten alle allgemeinen Ableitungsregeln. Am besten schaust du dir den Artikel zu den Ableitungsregeln an, um die partielle Ableitung besser zu verstehen. Die partielle Ableitung ist ein Unterthema der Ableitungsregeln und gehört zum Fach Mathe. Was ist die partielle Ableitung? Aus dem Artikel zu den Ableitungsregeln wissen wir schon, wie das Ableiten im Allgemeinen funktioniert. Wenn du das nochmal wiederholen willst, klicke einfach auf den Begriff und du gelangst direkt zum Artikel. Nun lernen wir die partielle Ableitung kennen. Hat eine Funktion mehrere Variablen und wird aber nur nach einer der Variablen abgeleitet, so spricht man von einer partiellen Ableitung. Es wird also nur ein Teil – oder ein Part – der Funktion abgeleitet. Daher kommt auch die Bezeichnung der partiellen Ableitung. Bei einer partiellen Ableitung leitet man nur eine Variable einer Funktion mit mehreren Variablen ab.
Eine Funktion f: R n → R f:\Rn\to\R sei in einer Umgebung des Punktes x 0 ∈ R n x^0\in\Rn definiert. Dann heißt f f in x 0 x^0 partiell differenzierbar nach x k x_k, wenn der Grenzwert des Differentialquotienten lim x k → x k 0 f ( x 1 0, …, x k − 1 0, x k, x k + 1 0, …, x n 0) − f ( x 1 0, …, x k − 1 0, x k 0, x k + 1 0, …, x n 0) x k − x k 0 \lim_{x_k\to x_k^0}\dfrac {f(x_1^0, \dots, x_{k-1}^0, x_k, x_{k+1}^0, \dots, x_n^0)-f(x_1^0, \dots, x_{k-1}^0, x_k^0, x_{k+1}^0, \dots, x_n^0)}{x_k-x_k^0} existiert. Dieser Grenzwert heißt die partielle Ableitung von f f nach x k x_k im Punkt x 0 x^0 und wird mit ∂ f ∂ x k ( x 1 0, …, x n 0) \dfrac {\partial f} {\partial x_k} (x_1^0, \dots, x_n^0) oder f x k ( x 1 0, …, x n 0) f_{x_k} (x_1^0, \dots, x_n^0) bezeichnet. Die Funktion f f heißt in E ⊆ D ( f) E\subseteq D(f) differenzierbar, wenn die partiellen Ableitungen nach allen Variablen x k x_k für alle x ∈ E x\in E existieren. Die Funktion f f heißt stetig differenzierbar in einem Punkt x 0 x^0, falls es eine Umgebung um x 0 x^0 gibt, in der f f differenzierbar ist und alle partiellen Ableitungen ∂ f ∂ x k \dfrac {\partial f} {\partial x_k} ( k = 1, …, n k=1, \dots, n) stetige Funktionen von x k x_k sind.
Analog dazu wäre die Ableitung in -Richtung einer Verschiebung in -Richtung. [2] Höhere Ordnung [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Die partielle Ableitung nach ist selbst wieder eine Funktion von nach, falls in ganz nach partiell differenzierbar ist. Als abkürzende Schreibweise für die partiellen Ableitungen ist auch oft, oder zu finden. Ist die Funktion in jedem Punkt ihres Definitionsbereichs partiell differenzierbar, so sind die partiellen Ableitungen wieder Funktionen von nach, die wiederum auf Differenzierbarkeit untersucht werden können. Man erhält so höhere partielle Ableitungen und Geometrische Deutung [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] In einem dreidimensionalen Koordinatensystem wird der Funktionsgraph einer Funktion betrachtet. Der Definitionsbereich sei eine offene Teilmenge der xy-Ebene. Ist differenzierbar, dann ist der Graph der Funktion eine Fläche über dem Definitionsbereich. Für einen festen Wert von ist dann eine Funktion in. Bei festem ergeben die Punkte eine Strecke parallel zur -Achse.
In der Differentialrechnung ist eine partielle Ableitung die Ableitung einer Funktion mit mehreren Argumenten nach einem dieser Argumente (in Richtung dieser Koordinatenachse). Die Werte der übrigen Argumente werden also konstant gehalten. Definition [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Erster Ordnung [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Sei eine offene Teilmenge des euklidischen Raums und eine Funktion. Sei weiterhin ein Element in gegeben. Falls für die natürliche Zahl mit der Grenzwert existiert, dann nennt man ihn die partielle Ableitung von nach der -ten Variablen im Punkt. Die Funktion heißt dann im Punkt partiell differenzierbar. Das Symbol ∂ (es ähnelt dem kursiven Schnitt der kyrillischen Minuskel д) wird als oder zur Unterscheidung auch del ausgesprochen. Die Schreibweise wurde durch Verwendung von C. G. J. Jacobi bekannt. [1] Dem gegenüber existiert in der Technischen Mechanik eine andere Schreibweise, bei der die Richtung der Funktion mit einem Komma im Index angezeigt wird um von der Richtung des Arguments der Funktion zu unterscheiden: So ist die Ableitung der Verschiebung (also die Verschiebung in -Richtung) folgendermaßen äquivalent.
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