多元分析

克萊羅定理

當你跨兩個變數求二階導數時,也許會擔心:先對 x 再對 y,與先對 y 再對 x,結果會不會不同。克萊羅定理給出令人寬心的結論:只要足夠光滑,順序無關緊要——兩個混合偏導數乾脆相等。求導的帳目是對稱的。

精確地說:若二階混合偏導數 d^2 f/(dy dx) 與 d^2 f/(dx dy) 都在某點的鄰域內存在且在該點連續,則它們在該點相等。(一個常見且略強的假設是 f 為 C^2——二次連續可微——這使所有混合偏導對稱。)此結論常同時歸功於克萊羅與施瓦茨。

連續性假設並非裝飾。存在某些函數,其兩個二階混合偏導在某點都存在卻取不同值,正因為那些偏導在該點不連續。所以誠實的陳述是有條件的:混合偏導相等在連續性下成立,而非無條件成立。當它成立時,海森矩陣是對稱的。

對 f(x, y) = e^{xy}:df/dx = y e^{xy},再對 y 求導得 e^{xy} + xy e^{xy}。另一順序 df/dy = x e^{xy},再對 x 求導得 e^{xy} + xy e^{xy}。相等,正如對這個光滑(C 無窮)函數所保證。

光滑函數:混合偏導無論何序都一致。

又稱
Schwarz's theorem施瓦茨定理施瓦茨定理