Уно.Рассмотрим функцию
![$u: \mathbb{R}^2 \to\mathbb{R}$ $u: \mathbb{R}^2 \to\mathbb{R}$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/1/a/0/1a0f9fd070509794b25ecd18c2ef59f682.png)
. Она называется дифференцируемой в точке
![$(x_0,y_0)$ $(x_0,y_0)$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/a/5/e/a5ea27cb355f1e7cd8f10223c3b158e782.png)
, если существует вектор
![$A\in\mathbb{R}^2$ $A\in\mathbb{R}^2$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/c/4/e/c4e3739ee6bb75ffb502a8e949c93f7a82.png)
, такой что
![$u(x,y)-u(x_0,y_0)=\left\langle A, \begin{Vmatrix} x-x_0 \\ y-y_0 \end{Vmatrix} \right\rangle + o\left(\begin{vmatrix} x-x_0 \\ y-y_0 \end{vmatrix}_2\right)$ $u(x,y)-u(x_0,y_0)=\left\langle A, \begin{Vmatrix} x-x_0 \\ y-y_0 \end{Vmatrix} \right\rangle + o\left(\begin{vmatrix} x-x_0 \\ y-y_0 \end{vmatrix}_2\right)$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/b/2/4/b2458d1a01cdfca7ba4af094a2e48ad382.png)
при
![$(x,y)\to(x_0,y_0)$ $(x,y)\to(x_0,y_0)$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/7/1/571202be1d6172420d616bd72950029e82.png)
. Тогда
![$A$ $A$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/3/d/53d147e7f3fe6e47ee05b88b166bd3f682.png)
есть градиент функции
![$u$ $u$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/6/d/b/6dbb78540bd76da3f1625782d42d6d1682.png)
в точке
![$(x_0,y_0)$ $(x_0,y_0)$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/a/5/e/a5ea27cb355f1e7cd8f10223c3b158e782.png)
и
![$A=\begin{Vmatrix} \dfrac{\partial u}{\partial x}(x_0,y_0)\\ \dfrac{\partial u}{\partial y}(x_0,y_0) \end{Vmatrix}$ $A=\begin{Vmatrix} \dfrac{\partial u}{\partial x}(x_0,y_0)\\ \dfrac{\partial u}{\partial y}(x_0,y_0) \end{Vmatrix}$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/0/6/9/069901cae981d6732d9d47a0d6d061e082.png)
.
Дос.Рассмотрим функцию
![$\mathbf{f}: \mathbb{R}^2 \to\mathbb{R}^2$ $\mathbf{f}: \mathbb{R}^2 \to\mathbb{R}^2$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/2/8/e/28e45de085f2338557bad996fd005ee682.png)
. Пусть
![$\mathbf{f}(x,y)=\begin{Vmatrix} u(x,y) \\ v(x,y) \end{Vmatrix}$ $\mathbf{f}(x,y)=\begin{Vmatrix} u(x,y) \\ v(x,y) \end{Vmatrix}$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/6/0/1/601eca56966e4a8134e149cc2810c3e582.png)
. Функция
![$\mathbf{f}$ $\mathbf{f}$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/7/b/47b0192f8f0819d64bce3612c46d15ea82.png)
называется дифференцируемой функцией в точке
![$(x_0,y_0)$ $(x_0,y_0)$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/a/5/e/a5ea27cb355f1e7cd8f10223c3b158e782.png)
, если
![$u$ $u$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/6/d/b/6dbb78540bd76da3f1625782d42d6d1682.png)
и
![$v$ $v$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/6/c/4/6c4adbc36120d62b98deef2a20d5d30382.png)
дифференцируемы в точке
![$(x_0,y_0)$ $(x_0,y_0)$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/a/5/e/a5ea27cb355f1e7cd8f10223c3b158e782.png)
.
Тогда приращение
![$\mathbf{f}$ $\mathbf{f}$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/7/b/47b0192f8f0819d64bce3612c46d15ea82.png)
в окрестности
![$(x_0,y_0)$ $(x_0,y_0)$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/a/5/e/a5ea27cb355f1e7cd8f10223c3b158e782.png)
представляется в виде
![$\mathbf{f}(x,y)-\mathbf{f}(x_0,y_0)=\mathbf{D} \begin{Vmatrix} x-x_0 \\ y-y_0 \end{Vmatrix} + o\left(\begin{vmatrix} x-x_0 \\ y-y_0 \end{vmatrix}_2\right)$ $\mathbf{f}(x,y)-\mathbf{f}(x_0,y_0)=\mathbf{D} \begin{Vmatrix} x-x_0 \\ y-y_0 \end{Vmatrix} + o\left(\begin{vmatrix} x-x_0 \\ y-y_0 \end{vmatrix}_2\right)$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/8/d/c/8dcc22e5c4abe8a2827bc3554aa1d2ed82.png)
при
![$(x,y)\to(x_0,y_0)$ $(x,y)\to(x_0,y_0)$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/7/1/571202be1d6172420d616bd72950029e82.png)
, где
![$\mathbf{D}$ $\mathbf{D}$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/1/7/1/17104becada06c6cda0447c33ec6c84682.png)
— матрица, строки которой есть транспонированные градиенты функций
![$u$ $u$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/6/d/b/6dbb78540bd76da3f1625782d42d6d1682.png)
и
![$v$ $v$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/6/c/4/6c4adbc36120d62b98deef2a20d5d30382.png)
соответственно. То бишь,
![$D=\begin{Vmatrix} \dfrac{\partial u}{\partial x}(x_0,y_0) & \dfrac{\partial u}{\partial y}(x_0,y_0) \\ \dfrac{\partial v}{\partial x}(x_0,y_0) & \dfrac{\partial v}{\partial y}(x_0,y_0)\end{Vmatrix}$ $D=\begin{Vmatrix} \dfrac{\partial u}{\partial x}(x_0,y_0) & \dfrac{\partial u}{\partial y}(x_0,y_0) \\ \dfrac{\partial v}{\partial x}(x_0,y_0) & \dfrac{\partial v}{\partial y}(x_0,y_0)\end{Vmatrix}$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/f/9/4/f94abb27e8b8135102b78f79a8a509f282.png)
.
Трес.Комплексные числа — это матрицы вида
![$\begin{Vmatrix} a & b \\ -b & a\end{Vmatrix}$ $\begin{Vmatrix} a & b \\ -b & a\end{Vmatrix}$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/0/b/50b795e4859ce333635b174113e52a4882.png)
, где
![$a, b \in \mathbb{R}$ $a, b \in \mathbb{R}$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/d/0/4/d04a08d201165affdb6b6f1a8fcfa07982.png)
. Каждое такое число для краткости обозначается
![$a+ib$ $a+ib$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/f/b/1/fb15380c07f42083144cd7a8edd252bc82.png)
и ассоциируется с вектором из
![$\begin{Vmatrix} a \\ b \end{Vmatrix}\in \mathbb{R}^2$ $\begin{Vmatrix} a \\ b \end{Vmatrix}\in \mathbb{R}^2$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/3/7/f/37f40e5a62e0069889b046385e713ff082.png)
.
Кватро.Различим дифференцируемость вектор-функции двух аргументов и дифференцируемость комплексной функции. Во втором случае потребуем, чтобы обобщение производной — матрица
![$\mathbf{D}$ $\mathbf{D}$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/1/7/1/17104becada06c6cda0447c33ec6c84682.png)
— была бы не просто матрицей, а комплексным числом. Это означает, что
![$\dfrac{\partial u}{\partial x}=\dfrac{\partial v}{\partial y} $ $\dfrac{\partial u}{\partial x}=\dfrac{\partial v}{\partial y} $](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/0/2/a/02a753645bc4df07be65bdd01829535082.png)
,
![$\dfrac{\partial u}{\partial y}= -\dfrac{\partial v}{\partial x}$ $\dfrac{\partial u}{\partial y}= -\dfrac{\partial v}{\partial x}$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/5/9/5/5954d59c9901a5b8b7df7917e011b05282.png)
.