對冪函式求導中出現的特例 x 1 和 lnx 1 x 能說明什麼數學現象嗎?

時間 2021-06-01 18:35:21

1樓:喵嗚大將軍

x『=1並不是特例,冪函式求導的規律就是x^n到nx^(n-1),所以x^1求導就應該是1*x^0,毫無異常

而x^0再求導就變成了0*x^(-1)=0,也沒有任何異常,唯一的問題是這裡的x^(-1)因為係數的問題就這麼消失了,導致這裡在一定程度的失去了連續性,但lnx的存在彌補了這一連續性,使得x^-1仍然可以被積分,這可能是唯一能夠稱得上「特例」的地方

一般認為這是十六億年前的一次數學戰爭中,某文明的一發微分飛彈擊中了函式空間中的某個特徵點導致的斷層,後來又被另乙個文明通過別的方式補上的原因,所以這裡會看起來有一點點和原來不一樣,只不過是修補的痕跡罷了,不必特別在意

2樓:本來今天有雨

應該是格局太小了的原因,導致問題提的不是很好,我沒有別的意思。

因為如果格局再小點,還可以問,為什麼二次函式這種非線性函式求導之後變成線性的了,是不是有點無聊。。。

3樓:

冪函式的微分代數不完備

沒什麼,但是 ,卻不是 。

而 的積分是初等函式---對數 ,卻不再是冪函式,這就說它不是完備的

這個結果稱為對數初等擴張(承認對數),如果你不承認對數是初等函式,那麼 積分就不是"初等"的。

同理也有

這些都是對數初等擴張,完全在於我們是否承認對數函式類是初等的,另外,這表示他們積了後不再是冪函式的任何有限四則混合。

注意到,複數下:

一般不特別把反三角和三角特別作為一類擴張,畢竟在複數( )下他們都會相應轉換為指數或者對數。

有否冪函式的不定積分會出現指數?

關於這點我沒找到,一般會認為對數是指數函式的逆運算,從而有 ,並且有 。我想指數不會只是由有限的冪函式作為指數初等擴張產生的。我姑且認為在複數下,純粹的有理函式是 完備的。

這也即,有理函式不會出現指數,並且這些函式的(分母無與對數的極點不同的零點)積分或微分都是由冪函式或對數函式構成(基於代數基本原理)。但是一旦出現非整數冪,一切都搞不定,也許不是指數,而是更特別的非初等函式。

如 這不是 的,即它是非對數或代數擴張的積分,甚至就是非初等的。這也說明,這樣的函式不是 完備的,它積分後不再只是由冪函式和對數函式構成。

另外 這樣的積分也是非 的,甚至也是非初等的。

它表示所有極點與對數極點不同的有理函式,不能夠 完備。

這反映即使是引入了對數函式,依然有不完備的可能性在。我們的任何初等函式的導數都是 這個域上的,求導完美地完備,但積分不能完備(所有非初等積分都是初等函式的微分代數不完備性導致)。

關於微分代數有關參考

Liouville's theorem (differential algebra)

Risch algorithm - Wikipedia

Lists of integrals - Wikipedia

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