अवकलज: Difference between revisions
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व्युत्पन्न को कई वास्तविक चरों के कार्य करने के लिए सामूल्य्यीकृत किया जा सकता है। इस सामूल्य्यीकरण में, व्युत्पन्न को एक [[रैखिक परिवर्तन]] के रूप में पुनर्व्याख्या की जाती है जिसका लेखाचित्र (उचित अनुवाद के बाद) मूल कार्य के लेखाचित्र के लिए सबसे अच्छा [[रैखिक सन्निकटन]] है। [[जैकबियन मैट्रिक्स|जैकबियन आव्यूह]] [[मैट्रिक्स (गणित)|(गणित)]] है जो स्वतंत्र और निर्भर चर के विकल्प द्वारा दिए गए आधार के संबंध में इस रैखिक परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करता है। इसकी [[गणना]] स्वतंत्र चर के संबंध में आंशिक व्युत्पन्न के संदर्भ में की जा सकती है। कई चरों के वास्तविक-मूल्यवान कार्य के लिए, जेकोबियन आव्यूह [[ग्रेडिएंट वेक्टर|प्रवणता संवाहक]] में कम हो जाता है। | व्युत्पन्न को कई वास्तविक चरों के कार्य करने के लिए सामूल्य्यीकृत किया जा सकता है। इस सामूल्य्यीकरण में, व्युत्पन्न को एक [[रैखिक परिवर्तन]] के रूप में पुनर्व्याख्या की जाती है जिसका लेखाचित्र (उचित अनुवाद के बाद) मूल कार्य के लेखाचित्र के लिए सबसे अच्छा [[रैखिक सन्निकटन]] है। [[जैकबियन मैट्रिक्स|जैकबियन आव्यूह]] [[मैट्रिक्स (गणित)|(गणित)]] है जो स्वतंत्र और निर्भर चर के विकल्प द्वारा दिए गए आधार के संबंध में इस रैखिक परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करता है। इसकी [[गणना]] स्वतंत्र चर के संबंध में आंशिक व्युत्पन्न के संदर्भ में की जा सकती है। कई चरों के वास्तविक-मूल्यवान कार्य के लिए, जेकोबियन आव्यूह [[ग्रेडिएंट वेक्टर|प्रवणता संवाहक]] में कम हो जाता है। | ||
व्युत्पन्न खोजने की प्रक्रिया को | व्युत्पन्न खोजने की प्रक्रिया को विवेक कहा जाता है। विपत्ति प्रक्रिया को '[[antiderivative|विरोधी विशिष्टीकरण]] ' कहा जाता है। कलन का मूलभूत प्रमेय प्रतिविभेदन को समाकलन से संबंधित करता है। विभेदीकरण और एकीकरण एकल-चर कलन में दो मूलभूत संचालन का गठन करते हैं।{{#tag:ref|Differential calculus, as discussed in this article, is a very well established mathematical discipline for which there are many sources. See Apostol 1967, Apostol 1969, and Spivak 1994.|group=Note}} | ||
== परिभाषा == | == परिभाषा == | ||
एक वास्तविक चर का एक कार्य {{math|1=''f''(''x'')}} एक बिंदु पर अवकलनीय है {{mvar|a}} किसी कार्य के अपने अधि क्षेत्र का, यदि उसके अधि क्षेत्र में एक [[खुला अंतराल]] है {{mvar|I}} युक्त {{mvar|a}}, और [[सीमा (गणित)]] | एक वास्तविक चर का एक कार्य {{math|1=''f''(''x'')}} एक बिंदु पर अवकलनीय है {{mvar|a}} किसी कार्य के अपने अधि क्षेत्र का, यदि उसके अधि क्षेत्र में एक [[खुला अंतराल]] है {{mvar|I}} युक्त {{mvar|a}}, और [[सीमा (गणित)]] | ||
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[[File:Right-continuous.svg|thumb|right|इस कार्य का चिह्नित बिंदु पर कोई व्युत्पन्न नहीं है, क्योंकि कार्य वहां निरंतर नहीं है (विशेष रूप से, इसमें [[कूदना बंद करो]] है)।]]यदि {{math|''f''}} पर अवकलनीय है {{math|''a''}}, फिर {{math|''f''}} पर भी [[निरंतर कार्य]] करना चाहिए {{math|''a''}}. एक उदाहरण के रूप में, एक बिंदु चुनें {{math|''a''}} और जाने {{math|''f''}} चरण कार्य बनें जो सभी के लिए मूल्य 1 लौटाता है {{math|''x''}} से कम {{math|''a''}}, और सभी के लिए भिन्न मूल्य 10 लौटाता है {{math|''x''}} इससे बड़ा या इसके एकरूप {{math|''a''}}. {{math|''f''}} पर व्युत्पन्न नहीं हो सकता {{math|''a''}}. यदि {{math|''h''}} नकारात्मक है, तो {{math|''a'' + ''h''}} कदम के निचले हिस्से पर है, इसलिए छेदक रेखा से {{math|''a''}} प्रति {{math|''a'' + ''h''}} बहुत खड़ी है, और रूप में {{math|''h''}} शून्य की शैली में जाता है ढलान अनंत की शैली जाता है। यदि {{math|''h''}} सकारात्मक है, तो {{math|''a'' + ''h''}} सीढी के ऊँचे भाग पर है, अत: से छेदक रेखा {{math|''a''}} प्रति {{math|''a'' + ''h''}} ढलान शून्य है। नतीजतन, छेदक रेखाएँ किसी एक ढलान तक नहीं पहुँचती हैं, इसलिए अंतर भागफल की सीमा उपस्थित नहीं होती है। | [[File:Right-continuous.svg|thumb|right|इस कार्य का चिह्नित बिंदु पर कोई व्युत्पन्न नहीं है, क्योंकि कार्य वहां निरंतर नहीं है (विशेष रूप से, इसमें [[कूदना बंद करो]] है)।]]यदि {{math|''f''}} पर अवकलनीय है {{math|''a''}}, फिर {{math|''f''}} पर भी [[निरंतर कार्य]] करना चाहिए {{math|''a''}}. एक उदाहरण के रूप में, एक बिंदु चुनें {{math|''a''}} और जाने {{math|''f''}} चरण कार्य बनें जो सभी के लिए मूल्य 1 लौटाता है {{math|''x''}} से कम {{math|''a''}}, और सभी के लिए भिन्न मूल्य 10 लौटाता है {{math|''x''}} इससे बड़ा या इसके एकरूप {{math|''a''}}. {{math|''f''}} पर व्युत्पन्न नहीं हो सकता {{math|''a''}}. यदि {{math|''h''}} नकारात्मक है, तो {{math|''a'' + ''h''}} कदम के निचले हिस्से पर है, इसलिए छेदक रेखा से {{math|''a''}} प्रति {{math|''a'' + ''h''}} बहुत खड़ी है, और रूप में {{math|''h''}} शून्य की शैली में जाता है ढलान अनंत की शैली जाता है। यदि {{math|''h''}} सकारात्मक है, तो {{math|''a'' + ''h''}} सीढी के ऊँचे भाग पर है, अत: से छेदक रेखा {{math|''a''}} प्रति {{math|''a'' + ''h''}} ढलान शून्य है। नतीजतन, छेदक रेखाएँ किसी एक ढलान तक नहीं पहुँचती हैं, इसलिए अंतर भागफल की सीमा उपस्थित नहीं होती है। | ||
[[File:Absolute value.svg|right|thumb|निरपेक्ष मूल्य फलन निरंतर है, लेकिन पर अवकलनीय होने में विफल रहता है {{math|''x'' {{=}} 0}} चूँकि स्पर्शरेखा ढलान बाईं शैली से उसी मूल्य तक नहीं पहुँचती है जैसा कि वे दाईं शैली से करते हैं।]]यद्यपि, | [[File:Absolute value.svg|right|thumb|निरपेक्ष मूल्य फलन निरंतर है, लेकिन पर अवकलनीय होने में विफल रहता है {{math|''x'' {{=}} 0}} चूँकि स्पर्शरेखा ढलान बाईं शैली से उसी मूल्य तक नहीं पहुँचती है जैसा कि वे दाईं शैली से करते हैं।]]यद्यपि, समान ही एक बिंदु पर एक कार्य निरंतर हो, यह वहाँ भिन्न नहीं हो सकता है। उदाहरण के लिए, द्वारा दिया गया निरपेक्ष मूल्य कार्य {{math|''f''(''x'') {{=}} {{abs|''x''}} }} पर निरंतर है {{math|''x'' {{=}} 0}}, लेकिन यह वहां भिन्न नहीं है। यदि {{math|''h''}} धनात्मक है, तो छेदक रेखा का ढलान 0 से {{math|''h''}} एक है, जबकि अगर {{math|''h''}} ऋणात्मक है, तो छेदक रेखा का ढलान 0 से {{math|''h''}} एक नकारात्मक है। इसे लेखाचित्रिक रूप से लेखाचित्र में व्याकुंचन या संक्रांति के रूप में देखा जा सकता है {{math|''x'' {{=}} 0}}. यहां तक कि एक सुचारू लेखाचित्र वाला कार्य भी उस बिंदु पर भिन्न नहीं होता है जहां इसकी [[लंबवत स्पर्शरेखा]] होती है: उदाहरण के लिए, दिया गया कार्य {{math|''f''(''x'') {{=}} ''x''<sup>1/3</sup>}} पर अवकलनीय नहीं है {{math|''x'' {{=}} 0}}. | ||
सारांश में, एक ऐसा फलन जिसमें एक अवकलज होता है, सतत होता है, लेकिन ऐसे सतत फलन होते हैं जिनका कोई अवकलज नहीं होता। | सारांश में, एक ऐसा फलन जिसमें एक अवकलज होता है, सतत होता है, लेकिन ऐसे सतत फलन होते हैं जिनका कोई अवकलज नहीं होता। | ||
अभ्यास में होने वाले अधिकांश कार्यों में सभी बिंदुओं पर या इतस्ततः [[लगभग हर जगह|हर जगह]] व्युत्पन्न होते हैं। गणना के इतिहास के आरंभ में, कई गणितज्ञों ने यह मूल्य लिया था कि एक सतत फलन अधिकांश बिंदुओं पर अवकलनीय था। हल्की परिस्थितियों में, उदाहरण के लिए यदि कार्य एक [[मोनोटोन समारोह|एकदिष्ट समारोह]] या [[लिप्सचिट्ज़ | अभ्यास में होने वाले अधिकांश कार्यों में सभी बिंदुओं पर या इतस्ततः [[लगभग हर जगह|हर जगह]] व्युत्पन्न होते हैं। गणना के इतिहास के आरंभ में, कई गणितज्ञों ने यह मूल्य लिया था कि एक सतत फलन अधिकांश बिंदुओं पर अवकलनीय था। हल्की परिस्थितियों में, उदाहरण के लिए यदि कार्य एक [[मोनोटोन समारोह|एकदिष्ट समारोह]] या [[लिप्सचिट्ज़ समारोह]] है, तो यह सत्य है। यद्यपि, 1872 में वेइरस्ट्रास ने एक ऐसे कार्य का पहला उदाहरण पाया जो हर जगह निरंतर है लेकिन कहीं भी भिन्न नहीं है। यह उदाहरण अब [[वीयरस्ट्रैस समारोह]] के रूप में जाना जाता है। 1931 में, [[स्टीफन बानाच]] ने सिद्ध किया कि किसी बिंदु पर व्युत्पन्न वाले कार्य का निर्धारित सभी निरंतर कार्य के स्थान पर एक [[अल्प सेट|अल्प निर्धारित]] है।<ref>{{Citation|author=Banach, S.|title=Uber die Baire'sche Kategorie gewisser Funktionenmengen|journal=Studia Math.|issue=3|year=1931|volume=3|pages=174–179|doi=10.4064/sm-3-1-174-179|postscript=.|url=https://scholar.google.com/scholar?output=instlink&q=info:SkKdCEmUd6QJ:scholar.google.com/&hl=en&as_sdt=0,50&scillfp=3432975470163241186&oi=lle|doi-access=free}}. Cited by {{Citation|author1=Hewitt, E |author2=Stromberg, K|title=Real and abstract analysis|publisher=Springer-Verlag|year=1963|pages=Theorem 17.8|no-pp=true}}</ref> अनौपचारिक रूप से, इसका उद्देश्य यह है कि किसी भी यादृच्छिक निरंतर कार्यों का एक बिंदु पर भी व्युत्पन्न होता है। | ||
== एक समारोह के रूप में व्युत्पन्न == <!-- Removing "The derivative as a" completely changes the meaning --> | == एक समारोह के रूप में व्युत्पन्न == <!-- Removing "The derivative as a" completely changes the meaning --> | ||
[[File:Tangent function animation.gif|thumb|अवकलनीय फलन के विभिन्न बिंदुओं पर व्युत्पन्न। इस मामले में, व्युत्पन्न के एकरूप है:<math>\sin \left(x^2\right) + 2x^2 \cos\left(x^2\right)</math>]]होने देना {{math|''f''}} ऐसा फलन हो जिसका फलन के अपने क्षेत्र में प्रत्येक बिंदु पर एक अवकलज हो। हम तब एक कार्य को परिभाषित कर सकते हैं जो हर बिंदु को | [[File:Tangent function animation.gif|thumb|अवकलनीय फलन के विभिन्न बिंदुओं पर व्युत्पन्न। इस मामले में, व्युत्पन्न के एकरूप है:<math>\sin \left(x^2\right) + 2x^2 \cos\left(x^2\right)</math>]]होने देना {{math|''f''}} ऐसा फलन हो जिसका फलन के अपने क्षेत्र में प्रत्येक बिंदु पर एक अवकलज हो। हम तब एक कार्य को परिभाषित कर सकते हैं जो हर बिंदु को मानचित्र करता है {{mvar|x}} के व्युत्पन्न के मूल्य के लिए {{mvar|f}} पर {{mvar|x}}. यह समारोह लिखा है {{math|''f''{{′}}}} और इसे व्युत्पन्न कार्य या व्युत्पन्न कहा जाता है {{math|''f''}}. | ||
कभी-कभी {{math|''f''}} इसके अधि क्षेत्र के अधिकांश बिंदुओं पर व्युत्पन्न है, लेकिन सभी नहीं। वह कार्य जिसका मूल्य at {{mvar|a}} एकरूपी {{math|''f''{{′}}(''a'')}} जब भी {{math|''f''{{′}}(''a'')}} परिभाषित किया गया है और कहीं और अपरिभाषित है, इसे व्युत्पन्न भी कहा जाता है {{math|''f''}}. यह अभी भी एक कार्य है, लेकिन इसका अधि क्षेत्र के अधि क्षेत्र से छोटा हो सकता है {{math|''f''}}. | कभी-कभी {{math|''f''}} इसके अधि क्षेत्र के अधिकांश बिंदुओं पर व्युत्पन्न है, लेकिन सभी नहीं। वह कार्य जिसका मूल्य at {{mvar|a}} एकरूपी {{math|''f''{{′}}(''a'')}} जब भी {{math|''f''{{′}}(''a'')}} परिभाषित किया गया है और कहीं और अपरिभाषित है, इसे व्युत्पन्न भी कहा जाता है {{math|''f''}}. यह अभी भी एक कार्य है, लेकिन इसका अधि क्षेत्र के अधि क्षेत्र से छोटा हो सकता है {{math|''f''}}. | ||
इस विचार का उपयोग करते हुए, | इस विचार का उपयोग करते हुए, विवेक कार्यों का एक कार्य बन जाता है: व्युत्पन्न एक [[ऑपरेटर (गणित)|संचालक (गणित)]] है जिसका अधि क्षेत्र उन सभी कार्यों का निर्धारित है जिनके अधि क्षेत्र के प्रत्येक बिंदु पर व्युत्पन्न हैं और जिनकी सीमा कार्यों का एक निर्धारित है। यदि हम इस संचालक को निरूपित करते हैं {{math|''D''}}, फिर {{math|''D''(''f'')}} कार्य है {{math|''f''{{′}}}}. तब से {{math|''D''(''f'')}} एक कार्य है, इसका मूल्यांकन एक बिंदु पर किया जा सकता है {{mvar|a}}. व्युत्पन्न समारोह की परिभाषा के द्वारा, {{math|''D''(''f'')(''a'') {{=}} ''f''{{′}}(''a'')}}. | ||
तुलना के लिए, द्वारा दिए गए दोहरीकरण समारोह पर विचार करें {{math|''f''(''x'') {{=}} 2''x''}}; {{math|''f''}} एक वास्तविक संख्या का वास्तविक-मूल्यवान कार्य है, जिसका अर्थ है कि यह संख्याओं को निवेश के रूप में लेता है और संख्याओं को प्रक्षेपण के रूप में रखता है: | तुलना के लिए, द्वारा दिए गए दोहरीकरण समारोह पर विचार करें {{math|''f''(''x'') {{=}} 2''x''}}; {{math|''f''}} एक वास्तविक संख्या का वास्तविक-मूल्यवान कार्य है, जिसका अर्थ है कि यह संख्याओं को निवेश के रूप में लेता है और संख्याओं को प्रक्षेपण के रूप में रखता है: | ||
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3 &{}\mapsto 6. | 3 &{}\mapsto 6. | ||
\end{align}</math> | \end{align}</math> | ||
परिचालक {{math|''D''}}हालांकि, अलग-अलग | परिचालक {{math|''D''}} हालांकि, अलग-अलग अंको पर परिभाषित नहीं किया गया है। यह केवल कार्यों पर परिभाषित किया गया है: | ||
:<math>\begin{align} | :<math>\begin{align} | ||
D(x \mapsto 1) &= (x \mapsto 0),\\ | D(x \mapsto 1) &= (x \mapsto 0),\\ | ||
| Line 50: | Line 50: | ||
D\left(x \mapsto x^2\right) &= (x \mapsto 2\cdot x). | D\left(x \mapsto x^2\right) &= (x \mapsto 2\cdot x). | ||
\end{align}</math> | \end{align}</math> | ||
क्योंकि का उत्पादन {{math|''D''}} एक कार्य है, का प्रक्षेपण {{math|''D''}} एक बिंदु पर मूल्यांकन किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, कब {{math|''D''}} | क्योंकि का उत्पादन {{math|''D''}} एक कार्य है, का प्रक्षेपण {{math|''D''}} एक बिंदु पर मूल्यांकन किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, कब {{math|''D''}} चौकोर कार्य पर लागू होता है, {{math|''x'' ↦ ''x''<sup>2</sup>}}, {{math|''D''}} दोहरीकरण समारोह को प्रक्षेपण करता है {{math|''x'' ↦ 2''x''}}जिसे हमने नाम दिया है {{math|''f''(''x'')}}. इस प्रक्षेपण कार्य का मूल्यांकन प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है {{math|''f''(1) {{=}} 2}}, {{math|''f''(2) {{=}} 4}}, और इसी तरह। | ||
=={{anchor|order of derivation}} उच्च व्युत्पन्न == | =={{anchor|order of derivation}}उच्च व्युत्पन्न == | ||
होने देना {{math|''f''}} एक अवकलनीय कार्य हो, और चलो {{math|''f'' ′}} इसका व्युत्पन्न हो। का व्युत्पन्न {{math|''f'' ′}} (यदि है तो) लिखा हुआ है {{math|''f'' ′′}} और का [[दूसरा व्युत्पन्न]] कहा जाता है {{math|f}}. इसी प्रकार, दूसरे व्युत्पन्न का व्युत्पन्न, यदि यह उपस्थित है, लिखा गया है {{math|''f'' ′′′}} का [[तीसरा व्युत्पन्न]] कहा जाता है {{math|f}}. इस प्रक्रिया को जारी रखते हुए, परिभाषित किया जा सकता है, यदि यह उपस्थित है, तो {{math|''n''}}वें व्युत्पन्न के व्युत्पन्न के रूप में {{math|(''n''−1)}}वें व्युत्पन्न। इन | होने देना {{math|''f''}} एक अवकलनीय कार्य हो, और चलो {{math|''f'' ′}} इसका व्युत्पन्न हो। का व्युत्पन्न {{math|''f'' ′}} (यदि है तो) लिखा हुआ है {{math|''f'' ′′}} और का [[दूसरा व्युत्पन्न]] कहा जाता है {{math|f}}. इसी प्रकार, दूसरे व्युत्पन्न का व्युत्पन्न, यदि यह उपस्थित है, लिखा गया है {{math|''f'' ′′′}} का [[तीसरा व्युत्पन्न]] कहा जाता है {{math|f}}. इस प्रक्रिया को जारी रखते हुए, परिभाषित किया जा सकता है, यदि यह उपस्थित है, तो {{math|''n''}}वें व्युत्पन्न के व्युत्पन्न के रूप में {{math|(''n''−1)}}वें व्युत्पन्न। इन पुनरावर्ती गए व्युत्पन्न को उच्च-क्रम व्युत्पन्न कहा जाता है। {{math|''n''}}'}}वें अवकलज को क्रम का अवकलज भी कहा जाता है {{math|''n''}} और # लैग्रेंज का अंकन {{math|''f'' <sup>(''n'')</sup>}}. | ||
यदि {{math|''x''(''t'')}} समय पर किसी वस्तु की स्थिति का प्रतिनिधित्व करता है {{math|''t''}}, फिर के उच्च-क्रम के व्युत्पन्न {{math|''x''}} भौतिकी में विशिष्ट व्याख्याएँ हैं। | यदि {{math|''x''(''t'')}} समय पर किसी वस्तु की स्थिति का प्रतिनिधित्व करता है {{math|''t''}}, फिर के उच्च-क्रम के व्युत्पन्न {{math|''x''}} भौतिकी में विशिष्ट व्याख्याएँ हैं। पहला व्युत्पन्न {{math|''x''}} वस्तु का वेग है। दूसरा व्युत्पन्न {{math|''x''}} [[त्वरण]] है। तीसरा व्युत्पन्न {{math|''x''}} [[झटका (भौतिकी)]] है। और अंत में, चौथे से छठे व्युत्पन्न के {{math|''x''}} हैं उछाल, गुर्राना, भड़कना, और लोकप्रिय; [[खगोल भौतिकी]] के लिए सबसे अधिक लागू। | ||
एक समारोह {{math|''f''}} व्युत्पन्न होने की आवश्यकता नहीं है (उदाहरण के लिए, यदि यह निरंतर नहीं है)। इसी तरह, | एक समारोह {{math|''f''}} व्युत्पन्न होने की आवश्यकता नहीं है (उदाहरण के लिए, यदि यह निरंतर नहीं है)। इसी तरह, समान ही {{math|''f''}} एक व्युत्पन्न है, इसका दूसरा व्युत्पन्न नहीं हो सकता है। उदाहरण के लिए, चलो | ||
:<math>f(x) = \begin{cases} +x^2, & \text{if }x\ge 0 \\ -x^2, & \text{if }x \le 0.\end{cases}</math> | :<math>f(x) = \begin{cases} +x^2, & \text{if }x\ge 0 \\ -x^2, & \text{if }x \le 0.\end{cases}</math> | ||
गणना यह दर्शाती है {{math|''f''}} एक अवकलनीय फलन है जिसका व्युत्पन्न है <math>x</math> द्वारा दिया गया है | गणना यह दर्शाती है {{math|''f''}} एक अवकलनीय फलन है जिसका व्युत्पन्न है <math>x</math> द्वारा दिया गया है | ||
:<math>f'(x) = \begin{cases} +2x, & \text{if }x\ge 0 \\ -2x, & \text{if }x \le 0.\end{cases}</math> | :<math>f'(x) = \begin{cases} +2x, & \text{if }x\ge 0 \\ -2x, & \text{if }x \le 0.\end{cases}</math> | ||
{{math|''f'''(''x'')}} पर निरपेक्ष मूल्य फलन का दुगुना है <math>x</math>, और इसका शून्य पर व्युत्पन्न नहीं है। समूल्य उदाहरण दिखाते हैं कि एक फलन में a हो सकता है {{math|''k''}}प्रत्येक गैर-ऋणात्मक पूर्णांक के लिए वें व्युत्पन्न {{math|''k''}} लेकिन नहीं {{math|(''k'' + 1)}}वें व्युत्पन्न। एक समारोह जिसमें है {{math|''k''}} उत्तरोत्तर व्युत्पन्न कहलाते हैं{{math|k}} बार अलग करने | {{math|''f'''(''x'')}} पर निरपेक्ष मूल्य फलन का दुगुना है <math>x</math>, और इसका शून्य पर व्युत्पन्न नहीं है। समूल्य उदाहरण दिखाते हैं कि एक फलन में a हो सकता है {{math|''k''}}प्रत्येक गैर-ऋणात्मक पूर्णांक के लिए वें व्युत्पन्न {{math|''k''}} लेकिन नहीं {{math|(''k'' + 1)}}वें व्युत्पन्न। एक समारोह जिसमें है {{math|''k''}} उत्तरोत्तर व्युत्पन्न कहलाते हैं{{math|k}} बार अलग करने योग्य है। अगर इसके अलावा {{math|''k''}}वां अवकलज सतत है, तो फलन अवकलनीयता वर्ग का कहा जाता है {{math|''C<sup>k</sup>''}}. (यह होने की तुलना में एक मजबूत स्थिति है {{math|''k''}} व्युत्पन्न, जैसा कि दूसरे उदाहरण द्वारा दिखाया गया है {{slink| सहजता|उदहारण}}।) एक ऐसा फलन जिसके अपरिमित रूप से अनेक अवकलज होते हैं, अपरिमित रूप से अवकलनीय या सहजता कहलाता है। | ||
वास्तविक रेखा पर, प्रत्येक बहुपद फलन अपरिमित रूप से अवकलनीय होता है। मूल्यक [[भेदभाव नियम]] | वास्तविक रेखा पर, प्रत्येक बहुपद फलन अपरिमित रूप से अवकलनीय होता है। मूल्यक [[भेदभाव नियम|विवेक नियमों]] द्वारा, यदि श्रेणी का बहुपद {{math|''n''}} विभेदित है {{math|''n''}} समय, तो यह एक [[निरंतर कार्य]] बन जाता है। इसके बाद के सभी व्युत्पन्न समूल्य रूप से शून्य हैं। विशेष रूप से, वे उपस्थित हैं, इसलिए बहुपद सहज कार्य हैं। | ||
एक समारोह के व्युत्पन्न {{math|''f''}} एक बिंदु पर {{math|''x''}} उस कार्य के पास बहुपद सन्निकटन प्रदान करें {{math|''x''}}. उदाहरण के लिए, यदि {{math|''f''}} तब दो बार अवकलनीय है | एक समारोह के व्युत्पन्न {{math|''f''}} एक बिंदु पर {{math|''x''}} उस कार्य के पास बहुपद सन्निकटन प्रदान करें {{math|''x''}}. उदाहरण के लिए, यदि {{math|''f''}} तब दो बार अवकलनीय है | ||
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===विभक्ति बिंदु=== | ===विभक्ति बिंदु=== | ||
{{Main| | {{Main|विभक्ति उल्लेख}} | ||
== अंकन (विवरण) == | एक बिंदु जहां किसी कार्य का दूसरा व्युत्पन्न संकेत बदलता है, एक विभक्ति बिंदु कहलाता है।<ref>{{harvnb|Apostol|1967|loc=§4.18}}</ref> एक विभक्ति बिंदु पर, दूसरा व्युत्पन्न शून्य हो सकता है, जैसा कि विभक्ति बिंदु के मामले में होता है {{math|''x'' {{=}} 0}} द्वारा दिए गए समारोह का <math>f(x) = x^3</math>, या यह अस्तित्व में विफल हो सकता है, जैसा कि विभक्ति बिंदु के मामले में है {{math|''x'' {{=}} 0}} द्वारा दिए गए समारोह का <math>f(x) = x^\frac{1}{3}</math>. एक मोड़ बिंदु पर, एक कार्य उत्तल कार्य होने से अवतल कार्य या इसके विपरीत होने पर विपर्येण करता है। | ||
== '''''अंकन (विवरण)''''' == | |||
{{Main|Notation for differentiation}} | {{Main|Notation for differentiation}} | ||
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\text{ or } | \text{ or } | ||
\frac{d^n}{dx^n}f</math> | \frac{d^n}{dx^n}f</math> | ||
के n वें व्युत्पन्न के लिए <math>y = f(x)</math>. ये व्युत्पन्न | के n वें व्युत्पन्न के लिए <math>y = f(x)</math>. ये व्युत्पन्न संचालक के कई अनुप्रयोगों के लिए संक्षिप्त रूप हैं। उदाहरण के लिए, | ||
:<math>\frac{d^2y}{dx^2} = \frac{d}{dx}\left(\frac{dy}{dx}\right).</math> | :<math>\frac{d^2y}{dx^2} = \frac{d}{dx}\left(\frac{dy}{dx}\right).</math> | ||
लीबनिज के अंकन के साथ, हम का व्युत्पन्न लिख सकते हैं <math>y</math> बिंदु पर <math>x = a</math> दो अलग-अलग तरीकों से: | लीबनिज के अंकन के साथ, हम का व्युत्पन्न लिख सकते हैं <math>y</math> बिंदु पर <math>x = a</math> दो अलग-अलग तरीकों से: | ||
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=== लैग्रेंज का अंकन === | === लैग्रेंज का अंकन === | ||
कभी-कभी प्राइम नोटेशन के रूप में जाना जाता है,<ref>{{cite web|title=विभेदन का अंकन|url=http://web.mit.edu/wwmath/calculus/differentiation/notation.html|publisher=MIT|access-date=24 October 2012|year=1998}}</ref> | कभी-कभी प्राइम नोटेशन के रूप में जाना जाता है,<ref>{{cite web|title=विभेदन का अंकन|url=http://web.mit.edu/wwmath/calculus/differentiation/notation.html|publisher=MIT|access-date=24 October 2012|year=1998}}</ref> विवेक के लिए सबसे आम आधुनिक नोटेशन में से एक [[जोसेफ-लुई लाग्रेंज]] के कारण है और प्राइम (प्रतीक) का उपयोग करता है, ताकि किसी कार्य का व्युत्पन्न हो सके <math>f</math> निरूपित किया जाता है <math>f'</math>. इसी तरह, दूसरे और तीसरे व्युत्पन्न को निरूपित किया जाता है | ||
:<math>(f')'=f''</math> तथा <math>(f'')'=f'''.</math> | :<math>(f')'=f''</math> तथा <math>(f'')'=f'''.</math> | ||
इस बिंदु से परे व्युत्पन्न की संख्या को निरूपित करने के लिए, कुछ लेखक [[सबस्क्रिप्ट और सुपरस्क्रिप्ट]] में रोमन अंकों का उपयोग करते हैं, जबकि अन्य संख्या को कोष्ठक में रखते हैं: | इस बिंदु से परे व्युत्पन्न की संख्या को निरूपित करने के लिए, कुछ लेखक [[सबस्क्रिप्ट और सुपरस्क्रिप्ट]] में रोमन अंकों का उपयोग करते हैं, जबकि अन्य संख्या को कोष्ठक में रखते हैं: | ||
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अगर सीमा उपस्थित है। अंश में घटाव सदिशों का घटाव है, अदिश राशियों का नहीं। यदि y का व्युत्पन्न ''t'' के प्रत्येक मूल्य के लिए उपस्थित है, तो y' एक अन्य सदिश-मूल्यवान फलन है। | अगर सीमा उपस्थित है। अंश में घटाव सदिशों का घटाव है, अदिश राशियों का नहीं। यदि y का व्युत्पन्न ''t'' के प्रत्येक मूल्य के लिए उपस्थित है, तो y' एक अन्य सदिश-मूल्यवान फलन है। | ||
यदि {{nowrap|'''e'''<sub>1</sub>, ..., '''e'''<sub>''n''</sub>}} R का मूल्यक आधार है<sup>n</sup>, तो 'y'(t) को इस रूप में भी लिखा जा सकता है {{nowrap|''y''<sub>1</sub>(''t'')'''e'''<sub>1</sub> + ⋯ + ''y''<sub>''n''</sub>(''t'')'''e'''<sub>''n''</sub>}}. अगर हम मूल्यते हैं कि संवाहक -मूल्यवान कार्य का व्युत्पन्न | यदि {{nowrap|'''e'''<sub>1</sub>, ..., '''e'''<sub>''n''</sub>}} R का मूल्यक आधार है<sup>n</sup>, तो 'y'(t) को इस रूप में भी लिखा जा सकता है {{nowrap|''y''<sub>1</sub>(''t'')'''e'''<sub>1</sub> + ⋯ + ''y''<sub>''n''</sub>(''t'')'''e'''<sub>''n''</sub>}}. अगर हम मूल्यते हैं कि संवाहक -मूल्यवान कार्य का व्युत्पन्न विवेक संपत्ति की रैखिकता को बरकरार रखता है, तो y(''t'') का व्युत्पन्न होना चाहिए | ||
:<math>y'_1(t)\mathbf{e}_1 + \cdots + y'_n(t)\mathbf{e}_n</math> | :<math>y'_1(t)\mathbf{e}_1 + \cdots + y'_n(t)\mathbf{e}_n</math> | ||
क्योंकि प्रत्येक आधार सदिश एक स्थिर है। | क्योंकि प्रत्येक आधार सदिश एक स्थिर है। | ||
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यह कई वास्तविक चरों के कार्यों के अध्ययन के लिए मौलिक है। होने देना {{math|''f''(''x''<sub>1</sub>, ..., ''x''<sub>''n''</sub>)}} ऐसा वास्तविक मूल्यवान कार्य हो। यदि सभी आंशिक व्युत्पन्न {{math|∂''f'' / ∂''x''<sub>''j''</sub>}} का {{mvar|f}} बिंदु पर परिभाषित किया गया है {{math|1=''a'' = (''a''<sub>1</sub>, ..., ''a''<sub>''n''</sub>)}}, ये आंशिक व्युत्पन्न संवाहक को परिभाषित करते हैं | यह कई वास्तविक चरों के कार्यों के अध्ययन के लिए मौलिक है। होने देना {{math|''f''(''x''<sub>1</sub>, ..., ''x''<sub>''n''</sub>)}} ऐसा वास्तविक मूल्यवान कार्य हो। यदि सभी आंशिक व्युत्पन्न {{math|∂''f'' / ∂''x''<sub>''j''</sub>}} का {{mvar|f}} बिंदु पर परिभाषित किया गया है {{math|1=''a'' = (''a''<sub>1</sub>, ..., ''a''<sub>''n''</sub>)}}, ये आंशिक व्युत्पन्न संवाहक को परिभाषित करते हैं | ||
:<math>\nabla f(a_1, \ldots, a_n) = \left(\frac{\partial f}{\partial x_1}(a_1, \ldots, a_n), \ldots, \frac{\partial f}{\partial x_n}(a_1, \ldots, a_n)\right),</math> | :<math>\nabla f(a_1, \ldots, a_n) = \left(\frac{\partial f}{\partial x_1}(a_1, \ldots, a_n), \ldots, \frac{\partial f}{\partial x_n}(a_1, \ldots, a_n)\right),</math> | ||
की प्रवणता कहलाती है {{math|''f''}} पर {{math|''a''}}. यदि {{math|''f''}} किसी अधि क्षेत्र में हर बिंदु पर अलग-अलग होता है, तो ग्रेडियेंट एक संवाहक -मूल्यवान कार्य होता है {{math|∇''f''}} जो बिंदु को | की प्रवणता कहलाती है {{math|''f''}} पर {{math|''a''}}. यदि {{math|''f''}} किसी अधि क्षेत्र में हर बिंदु पर अलग-अलग होता है, तो ग्रेडियेंट एक संवाहक -मूल्यवान कार्य होता है {{math|∇''f''}} जो बिंदु को मानचित्र करता है {{math|(''a''<sub>1</sub>, ..., ''a''<sub>''n''</sub>)}} संवाहक को {{math|∇''f''(''a''<sub>1</sub>, ..., ''a''<sub>''n''</sub>)}}. नतीजतन, ढाल एक [[वेक्टर क्षेत्र|संवाहक क्षेत्र]] निर्धारित करता है। | ||
=== दिशात्मक व्युत्पन्न === | === दिशात्मक व्युत्पन्न === | ||
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* व्युत्पन्न का एक महत्वपूर्ण सामूल्य्यीकरण [[जटिल संख्या]]ओं के जटिल कार्यों से संबंधित है, जैसे कि (एक अधि क्षेत्र में) जटिल संख्या C से C तक के कार्य। इस तरह के एक समारोह के व्युत्पन्न की धारणा वास्तविक चर को जटिल चर के साथ बदलकर प्राप्त की जाती है। परिभाषा। यदि C की पहचान R से की जाती है<sup>2</sup> को एक सम्मिश्र संख्या z के रूप में लिखकर {{nowrap|''x'' + ''iy''}}, तो C से C तक एक अवकलनीय फलन निश्चित रूप से R से एक फलन के रूप में अवकलनीय है<sup>2</sup> से आर<sup>2</sup> (इस अर्थ में कि इसके आंशिक व्युत्पन्न सभी उपस्थित हैं), लेकिन इसका विलोम सामूल्य्य रूप से सत्य नहीं है: जटिल व्युत्पन्न केवल तभी उपस्थित होता है जब वास्तविक व्युत्पन्न जटिल रैखिक होता है और यह आंशिक व्युत्पन्न के बीच संबंधों को लागू करता है जिसे कॉची- कहा जाता है। रीमैन समीकरण - [[होलोमॉर्फिक फ़ंक्शन|होलोमॉर्फिक कार्य]] देखें। | * व्युत्पन्न का एक महत्वपूर्ण सामूल्य्यीकरण [[जटिल संख्या]]ओं के जटिल कार्यों से संबंधित है, जैसे कि (एक अधि क्षेत्र में) जटिल संख्या C से C तक के कार्य। इस तरह के एक समारोह के व्युत्पन्न की धारणा वास्तविक चर को जटिल चर के साथ बदलकर प्राप्त की जाती है। परिभाषा। यदि C की पहचान R से की जाती है<sup>2</sup> को एक सम्मिश्र संख्या z के रूप में लिखकर {{nowrap|''x'' + ''iy''}}, तो C से C तक एक अवकलनीय फलन निश्चित रूप से R से एक फलन के रूप में अवकलनीय है<sup>2</sup> से आर<sup>2</sup> (इस अर्थ में कि इसके आंशिक व्युत्पन्न सभी उपस्थित हैं), लेकिन इसका विलोम सामूल्य्य रूप से सत्य नहीं है: जटिल व्युत्पन्न केवल तभी उपस्थित होता है जब वास्तविक व्युत्पन्न जटिल रैखिक होता है और यह आंशिक व्युत्पन्न के बीच संबंधों को लागू करता है जिसे कॉची- कहा जाता है। रीमैन समीकरण - [[होलोमॉर्फिक फ़ंक्शन|होलोमॉर्फिक कार्य]] देखें। | ||
* एक अन्य सामूल्य्यीकरण सुचारू कई गुना के बीच कार्य करता है। सहज रूप से इस तरह के कई गुना M बोलना एक ऐसा स्थान है जिसे प्रत्येक बिंदु x के पास एक सदिश स्थान द्वारा अनुमूल्यित किया जा सकता है जिसे इसकी [[स्पर्शरेखा स्थान]] कहा जाता है: प्रोटोटाइपिकल उदाहरण 'R' में एक सुचारू सतह है।<sup>3</उप>। एक (विभेदक) मूल्यचित्र का व्युत्पन्न (या अंतर)। {{nowrap|''f'': ''M'' → ''N''}} मैनिफोल्ड्स के बीच, एम में एक बिंदु एक्स पर, फिर एक्स पर एम के स्पर्शरेखा स्थान से एफ (एक्स) पर एन के स्पर्शरेखा स्थान पर एक रैखिक नक्शा है। व्युत्पन्न कार्य एम और एन के स्पर्शरेखा बंडलों के बीच एक नक्शा बन जाता है। यह परिभाषा अंतर ज्यामिति में मौलिक है और इसके कई उपयोग हैं - पुशफॉरवर्ड (अंतर) और [[पुलबैक (अंतर ज्यामिति)]] देखें। | * एक अन्य सामूल्य्यीकरण सुचारू कई गुना के बीच कार्य करता है। सहज रूप से इस तरह के कई गुना M बोलना एक ऐसा स्थान है जिसे प्रत्येक बिंदु x के पास एक सदिश स्थान द्वारा अनुमूल्यित किया जा सकता है जिसे इसकी [[स्पर्शरेखा स्थान]] कहा जाता है: प्रोटोटाइपिकल उदाहरण 'R' में एक सुचारू सतह है।<sup>3</उप>। एक (विभेदक) मूल्यचित्र का व्युत्पन्न (या अंतर)। {{nowrap|''f'': ''M'' → ''N''}} मैनिफोल्ड्स के बीच, एम में एक बिंदु एक्स पर, फिर एक्स पर एम के स्पर्शरेखा स्थान से एफ (एक्स) पर एन के स्पर्शरेखा स्थान पर एक रैखिक नक्शा है। व्युत्पन्न कार्य एम और एन के स्पर्शरेखा बंडलों के बीच एक नक्शा बन जाता है। यह परिभाषा अंतर ज्यामिति में मौलिक है और इसके कई उपयोग हैं - पुशफॉरवर्ड (अंतर) और [[पुलबैक (अंतर ज्यामिति)]] देखें। | ||
* डायमेंशन (संवाहक स्पेस) संवाहक स्पेस जैसे [[बनच स्थान]] और फ्रेचेट स्पेस के बीच के | * डायमेंशन (संवाहक स्पेस) संवाहक स्पेस जैसे [[बनच स्थान]] और फ्रेचेट स्पेस के बीच के मानचित्र के लिए भी विवेक को परिभाषित किया जा सकता है। दोनों दिशात्मक व्युत्पत्ति का एक सामूल्य्यीकरण है, जिसे गेटॉक्स व्युत्पन्न कहा जाता है, और अंतर का, जिसे फ्रेचेट व्युत्पन्न कहा जाता है। | ||
* शास्त्रीय व्युत्पन्न की एक कमी यह है कि बहुत से कार्य भिन्न नहीं होते हैं। फिर भी, व्युत्पन्न की धारणा को विस्तारित करने का एक तरीका है ताकि [[कमजोर व्युत्पन्न]] के रूप में जाने वाली अवधारणा का उपयोग करके सभी निरंतर कार्य कार्यों और कई अन्य कार्यों को अलग किया जा सके। विचार निरंतर कार्यों को एक बड़े स्थान में एम्बेड करना है जिसे वितरण का स्थान (गणित) कहा जाता है और केवल यह आवश्यक है कि एक कार्य औसत पर अलग-अलग हो। | * शास्त्रीय व्युत्पन्न की एक कमी यह है कि बहुत से कार्य भिन्न नहीं होते हैं। फिर भी, व्युत्पन्न की धारणा को विस्तारित करने का एक तरीका है ताकि [[कमजोर व्युत्पन्न]] के रूप में जाने वाली अवधारणा का उपयोग करके सभी निरंतर कार्य कार्यों और कई अन्य कार्यों को अलग किया जा सके। विचार निरंतर कार्यों को एक बड़े स्थान में एम्बेड करना है जिसे वितरण का स्थान (गणित) कहा जाता है और केवल यह आवश्यक है कि एक कार्य औसत पर अलग-अलग हो। | ||
* व्युत्पन्न के गुणों ने बीजगणित और टोपोलॉजी में कई समूल्य वस्तुओं के परिचय और अध्ययन को प्रेरित किया है - उदाहरण के लिए, [[अंतर बीजगणित]] देखें। | * व्युत्पन्न के गुणों ने बीजगणित और टोपोलॉजी में कई समूल्य वस्तुओं के परिचय और अध्ययन को प्रेरित किया है - उदाहरण के लिए, [[अंतर बीजगणित]] देखें। | ||
Revision as of 13:12, 2 December 2022
File:Tangent to a curve.svg
एक कार्य का लेखाचित्र, काले रंग में खींचा गया है, और उस लेखाचित्र की स्पर्श रेखा, लाल रंग में खींची गई है। स्पर्शरेखा रेखा का ढलान चिह्नित बिंदु पर कार्य के व्युत्पन्न के एकरूप है।