在m维欧式空间中t_ii是1到m的正整数是m个相互垂直的单位向量f是一个可微函数求证:求和i等于1到mfx对t_i的方向导数的平方等于求和i等于1到mfx对第i个分量的偏导数的平方
根据向量分解定理,任意向量x可以表示为x = x1t1 + x2t2 + ... + xm tm,其中x1,x2,...,xm为实数,t1,t2,...,tm为m个相互垂直的单位向量。
则f(x)对第i个分量的偏导数为:
∂f/∂xi = ∂f/∂x1 * ∂x1/∂xi + ∂f/∂x2 * ∂x2/∂xi + ... + ∂f/∂xm * ∂xm/∂xi
注意到对于j≠i,∂xj/∂xi = 0,因为tj与ti相互垂直。因此上式可以简化为:
∂f/∂xi = ∂f/∂xi * ∂xi/∂xi = ∂f/∂xi * 1
即∂f/∂xi = ∂f/∂x * ti,其中ti表示x向量在第i个分量上的单位向量。
因此,f(x)对ti的方向导数为:
∂f/∂t_i = ∂f/∂x * ti / ||ti|| = ∂f/∂xi ||x||
于是,我们有:
(∑_{i=1}^m (∂f/∂t_i)^2) = (∑_{i=1}^m (∂f/∂xi)^2) * ||x||^2
即所求证的式子成立。
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