多元分析

克莱罗定理

当你跨两个变量求二阶导数时,也许会担心:先对 x 再对 y,与先对 y 再对 x,结果会不会不同。克莱罗定理给出令人宽心的结论:只要足够光滑,顺序无关紧要——两个混合偏导数干脆相等。求导的账目是对称的。

精确地说:若二阶混合偏导数 d^2 f/(dy dx) 与 d^2 f/(dx dy) 都在某点的邻域内存在且在该点连续,则它们在该点相等。(一个常见且略强的假设是 f 为 C^2——二次连续可微——这使所有混合偏导对称。)此结论常同时归功于克莱罗与施瓦茨。

连续性假设并非装饰。存在某些函数,其两个二阶混合偏导在某点都存在却取不同值,正因为那些偏导在该点不连续。所以诚实的陈述是有条件的:混合偏导相等在连续性下成立,而非无条件成立。当它成立时,海森矩阵是对称的。

对 f(x, y) = e^{xy}:df/dx = y e^{xy},再对 y 求导得 e^{xy} + xy e^{xy}。另一顺序 df/dy = x e^{xy},再对 x 求导得 e^{xy} + xy e^{xy}。相等,正如对这个光滑(C 无穷)函数所保证。

光滑函数:混合偏导无论何序都一致。

又称
Schwarz's theorem施瓦茨定理施瓦茨定理