เครื่องคำนวณอนุพันธ์ย่อย

เกี่ยวกับ เครื่องคำนวณอนุพันธ์ย่อย

ยินดีต้อนรับสู่ เครื่องคำนวณอนุพันธ์ย่อย ของเรา ซึ่งเป็นเครื่องมือที่ครอบคลุมสำหรับการคำนวณอนุพันธ์ย่อยของฟังก์ชันหลายตัวแปรพร้อมวิธีแก้ทีละขั้นตอนโดยละเอียด ไม่ว่าคุณจะเป็นนักศึกษาแคลคูลัสที่กำลังเรียนรู้การหาอนุพันธ์หลายตัวแปร วิศวกรที่กำลังแก้ปัญหาการหาค่าที่เหมาะสมที่สุด หรือนักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานเกี่ยวกับสมการอัตราการเปลี่ยนแปลง เครื่องคำนวณนี้จะให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำพร้อมคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ที่ครบถ้วน

อนุพันธ์ย่อยคืออะไร?

อนุพันธ์ย่อย คือการวัดว่าฟังก์ชันหลายตัวแปรเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อตัวแปรอินพุตตัวหนึ่งเปลี่ยนแปลงไปในขณะที่ตัวแปรอื่นทั้งหมดคงที่ แตกต่างจากอนุพันธ์สามัญที่ใช้กับฟังก์ชันตัวแปรเดียว อนุพันธ์ย่อยเป็นพื้นฐานของแคลคูลัสหลายตัวแปรและปรากฏอยู่ในวิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ เศรษฐศาสตร์ และการเรียนรู้ของเครื่อง

นิยามทางคณิตศาสตร์

สำหรับฟังก์ชัน \( f(x, y) \) สองตัวแปร อนุพันธ์ย่อยเทียบกับ \( x \) ถูกกำหนดดังนี้:

เมื่อคำนวณ \( \frac{\partial f}{\partial x} \) เราจะถือว่า \( y \) เป็นค่าคงตัวและหาอนุพันธ์เทียบกับ \( x \) เท่านั้น ในทำนองเดียวกัน \( \frac{\partial f}{\partial y} \) จะถือว่า \( x \) เป็นค่าคงตัว

แนวคิดหลัก

วิธีใช้เครื่องคำนวณนี้

1. ป้อนฟังก์ชันของคุณ: พิมพ์ฟังก์ชันหลายตัวแปรโดยใช้สัญลักษณ์มาตรฐาน ตัวอย่าง: x**2*y, sin(x*y), e**x * cos(y), x**3 + y**3 - 3*x*y
2. ระบุตัวแปรในการหาอนุพันธ์: ป้อนตัวแปรที่จะหาอนุพันธ์เทียบกับ:
   • x — อนุพันธ์อันดับหนึ่งเทียบกับ x
   • x:2 — อนุพันธ์อันดับสองเทียบกับ x
   • x,y — อนุพันธ์ย่อยแบบผสม (x ก่อน แล้วค่อย y)
   • x:2,y:1 — อันดับสองเทียบกับ x และอันดับหนึ่งเทียบกับ y
3. คลิก คำนวณ: เครื่องคำนวณจะคำนวณอนุพันธ์ย่อยพร้อมวิธีแก้ทีละขั้นตอนที่สมบูรณ์โดยแสดงว่ามีการใช้กฎการหาอนุพันธ์ใดบ้าง

ฟังก์ชันและไวยากรณ์ที่รองรับ

กฎการหาอนุพันธ์ที่ใช้

เครื่องคำนวณนี้จะระบุและแสดงกฎการหาอนุพันธ์ที่ใช้ในแต่ละขั้นตอน:

• กฎเลขยกกำลัง: \( \frac{\partial}{\partial x}(x^n) = nx^{n-1} \)
• กฎผลบวก: \( \frac{\partial}{\partial x}(f + g) = \frac{\partial f}{\partial x} + \frac{\partial g}{\partial x} \)
• กฎผลคูณ: \( \frac{\partial}{\partial x}(fg) = f\frac{\partial g}{\partial x} + g\frac{\partial f}{\partial x} \)
• กฎผลหาร: \( \frac{\partial}{\partial x}\left(\frac{f}{g}\right) = \frac{g\frac{\partial f}{\partial x} - f\frac{\partial g}{\partial x}}{g^2} \)
• กฎลูกโซ่: \( \frac{\partial}{\partial x}f(g(x,y)) = f'(g) \cdot \frac{\partial g}{\partial x} \)
• กฎการคูณด้วยค่าคงตัว: \( \frac{\partial}{\partial x}(cf) = c\frac{\partial f}{\partial x} \)

การประยุกต์ใช้อนุพันธ์ย่อย

เกรเดียนต์และการหาค่าที่เหมาะสมที่สุด

อนุพันธ์ย่อยประกอบกันเป็นเวกเตอร์เกรเดียนต์ ซึ่งจำเป็นสำหรับการหาจุดสูงสุด จุดต่ำสุด และจุดอานม้าของฟังก์ชันหลายตัวแปร การตั้งค่าอนุพันธ์ย่อยทั้งหมดให้เป็นศูนย์จะช่วยหาตำแหน่งของจุดวิกฤต

ฟิสิกส์และวิศวกรรมศาสตร์

อนุพันธ์ย่อยอธิบายว่าปริมาณทางฟิสิกส์เปลี่ยนแปลงอย่างไร: เกรเดียนต์ของอุณหภูมิ ศักย์ไฟฟ้า พลศาสตร์ของไหล และสมการคลื่น ล้วนอาศัยการหาอนุพันธ์ย่อย

การเรียนรู้ของเครื่อง (Machine Learning)

อัลกอริทึม Gradient Descent ใช้อนุพันธ์ย่อยเพื่อลดฟังก์ชันการสูญเสีย (Loss Function) ให้เหลือน้อยที่สุด น้ำหนักแต่ละตัวในโครงข่ายประสาทจะถูกอัปเดตโดยใช้อนุพันธ์ย่อยของการสูญเสียเทียบกับน้ำหนักนั้น

เศรษฐศาสตร์

การวิเคราะห์ส่วนเพิ่ม (Marginal Analysis) ใช้อนุพันธ์ย่อยเพื่อวัดว่าผลผลิตเปลี่ยนแปลงอย่างไรเทียบกับปัจจัยนำเข้าหนึ่ง (แรงงาน, ทุน) ในขณะที่ปัจจัยอื่นคงที่

คำถามที่พบบ่อย

อนุพันธ์ย่อยคืออะไร?

อนุพันธ์ย่อยคือการวัดว่าฟังก์ชันหลายตัวแปรเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อตัวแปรหนึ่งเปลี่ยนไป ในขณะที่ตัวแปรอื่นทั้งหมดคงที่ สำหรับฟังก์ชัน f(x,y) อนุพันธ์ย่อยเทียบกับ x ซึ่งเขียนเป็น df/dx จะถือว่า y เป็นค่าคงตัวและหาอนุพันธ์เทียบกับ x เท่านั้น

ฉันจะคำนวณอนุพันธ์ย่อยอันดับสองได้อย่างไร?

ในการคำนวณอนุพันธ์ย่อยอันดับสอง คุณต้องหาอนุพันธ์สองครั้ง คุณสามารถหาอนุพันธ์สองครั้งเทียบกับตัวแปรเดียวกัน (เช่น d2f/dx2) หรือเทียบกับตัวแปรที่ต่างกัน (อนุพันธ์ย่อยแบบผสม เช่น d2f/dxdy) ป้อนรูปแบบเช่น 'x:2' สำหรับอนุพันธ์อันดับสองเทียบกับ x หรือ 'x,y' สำหรับอนุพันธ์ย่อยแบบผสม

อนุพันธ์ย่อยและอนุพันธ์สามัญแตกต่างกันอย่างไร?

อนุพันธ์สามัญใช้กับฟังก์ชันของตัวแปรเดียว โดยวัดอัตราการเปลี่ยนแปลงเทียบกับตัวแปรนั้นตัวเดียว อนุพันธ์ย่อยใช้กับฟังก์ชันหลายตัวแปรและวัดอัตราการเปลี่ยนแปลงเทียบกับตัวแปรหนึ่งในขณะที่ถือว่าตัวแปรอื่นทั้งหมดเป็นค่าคงตัว

อนุพันธ์ย่อยแบบผสมคืออะไร?

อนุพันธ์ย่อยแบบผสมเกี่ยวข้องกับการหาอนุพันธ์เทียบกับตัวแปรที่ต่างกันตามลำดับ ตัวอย่างเช่น d2f/dxdy หมายถึงการหาอนุพันธ์ของ f เทียบกับ y ก่อน แล้วจึงหาอนุพันธ์ของผลลัพธ์เทียบกับ x ตามทฤษฎีบทของ Clairaut สำหรับฟังก์ชันส่วนใหญ่ d2f/dxdy = d2f/dydx

ฉันจะป้อนฟังก์ชันในเครื่องคำนวณได้อย่างไร?

ใช้สัญลักษณ์ทางคณิตศาสตร์มาตรฐาน: x**2 หรือ x^2 สำหรับยกกำลัง, sin(x), cos(x), tan(x) สำหรับฟังก์ชันตรีโกณมิติ, exp(x) หรือ e**x สำหรับเอกซ์โพเนนเชียล, log(x) หรือ ln(x) สำหรับลอการิทึมธรรมชาติ, sqrt(x) สำหรับรากที่สอง การคูณสามารถเป็นแบบละเครื่องหมาย (xy) หรือแบบระบุเครื่องหมาย (x*y) ก็ได้

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม

• อนุพันธ์ย่อย - วิกิพีเดีย
• ความเบื้องต้นเกี่ยวกับอนุพันธ์ย่อย - Khan Academy

เครื่องมืออื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง:

แคลคูลัส:

• เครื่องคำนวณคอนโวลูชัน
• เครื่องคิดเลขอนุพันธ์
• เครื่องคิดตอนุพันธ์เชิงทิศทาง
• เครื่องคิดเลขปริพันธ์คู่
• เครื่องคำนวณอนุพันธ์โดยปริยาย
• เครื่องคิดเลขอินทิเกรต
• เครื่องคำนวณลาปลาซผกผัน
• เครื่องคำนวณการแปลงลาปลาซ
• เครื่องคำนวณลิมิต
• เครื่องคำนวณอนุพันธ์ย่อย
• เครื่องคำนวณอนุพันธ์ของฟังก์ชันตัวแปรเดียว
• เครื่องคำนวณอนุกรมเทย์เลอร์
• เครื่องคิดเลขปริพัทธ์สามชั้น
• เครื่องคำนวณรัศมีการลู่เข้า ใหม่
• เครื่องคำนวณความโค้ง ใหม่