微分學

可微性(differentiability)

可微性不過是「這裡光滑到足以有一個明確斜率」的文謅謅說法。用手指沿著圖像滑過去:如果曲線在某點平緩地彎曲,沒有突然的折角或斷裂,你的手指就能沿一個清晰的方向繼續移動——曲線在那裡就是可微的。如果你撞上一個尖角,手指不得不猛地拐向新方向,那裡就不可微。

形式上說,當導數 f'(a) = lim h->0 (f(a+h) - f(a)) / h 作為一個有限的數存在時,函數 f 在點 a 處可微。要讓這個極限存在,無論 h 從正方向還是負方向縮小,差商都必須趨向同一個值——從左邊逼近的斜率必須與從右邊逼近的斜率相等。如果在一個區間的每一點都成立,函數就在該區間上可微。

要記住的關鍵關係只朝一個方向成立:可微蘊含連續,反過來不成立。如果一個函數在某點有導數,它在那裡必定連續(沒有跳躍或空洞)。但許多連續函數並不可微:|x| 在 0 處有尖角,立方根曲線在 0 處有豎直切線,而尖點會捏成一個點——它們都不間斷,卻沒有唯一的斜率。所以光滑是比單純連續更強的要求。

f(x) = |x| is continuous at 0 but NOT differentiable there

絕對值函數在 0 處有尖角:左邊斜率為 -1,右邊為 +1,因此沒有唯一的導數。

連續是可微的必要條件,但不是充分條件:每個可微函數都連續,可連續函數仍可能有尖角、尖點或豎直切線,那裡沒有導數。

又稱
differentiablesmoothness at a point可微可微性可導可导