行年利率为r,若利息按复利计息,每年计算一次,则年底时他的存款总额为a(1?r)。
如果银行改为半年计算一次利息,年利率不变,则半年的利率为存款总额应为a(1?r2)元。
rn)元。
rn)元。对其求
nn2r2,则年底时,他的
当银行每年计息n次,可以推得,年底时存款总额应为a(1?当银行在年内连续计息时,即n??时,年底存款总额为lima(1?n??极限可以得到:
lima(1?n??rn)?alim[(1?n??nrnn)r]?a[lim(1?n??rrnnrr)r]?ae
因此,在连续计息的情况下,年底时这个人的存款的余额为aer元。
我们可以将其推广到存款多年的情况,在连续计息时,第二年年底的存款余额为
ae?e?aerr2r元,则可以得出t年末的存款余额为aetr元。
因此,连续复利时,本金为a元,年利率为r,则t年末的资金余额为:FV?aetr元。
同样可以得到,t年末的资金a元,在连续复利的情况下,贴现值为:PV?ae?tr。
3.5一元函数的导数
1. 一元函数导数的定义:设y?f(x)为定义在集合D上的一元函数,x0?D,
则函数在x0点处的导数定义为:
dydxx?x0?limf(x)?f(x0)x?x0x?x0或f(x0)?lim'f(x0??x)?f(x0)?x?x?0
2. 导数的四则运算法则:
设函数f(x)和g(x)都在x点可导,则这两个函数的和、差、积、商均在x点可导。 (1) [cf(x)]?cf(x)(c为常数);
''(2) [f(x)?g(x)]?f(x)?g(x);
''' 5
(3) [f(x)g(x)]'?f'(x)g(x)?f(x)g'(x);
f(x)g(x)'(4) []?f(x)g(x)?f(x)g(x)g(x)2'',[g(x)?0]
3.复合函数的导数——链式法则
设函数h(x)?f(g(x))是和u?g(x)的复合函数,且函数u?g(x)在x点处可导,
''''y?f(u)在u点处可导,则有h(x)?[f(g(x))]?f(g(x))g(x)
或
dydx?dydududx(链式法则)
3.6二元函数求偏导
3.6.1二元函数的一阶偏导数
二元函数的偏导数的定义为:设函数z?f(x,y)在点(x0,y0)的一个邻域有定义,当
y固定在y而x在x处有增量?x时,如果极限lim?00?x?0f(x0??x,y0)?f(x0,y0)?x存
在,则称此极限为函数z?f(x,y)在点(x0,y0)的对x的偏导数,记作
?z?x(x0,y0),
?f?x(x0,y0),zx(x0,y0)或fx(x0,y0)
类似地,函数z?f(x,y)在点(x0,y0)处对y的偏导数定义为
lim??y?0f(x0,y0??y)?f(x0,y0)?y?f?y(x0,y0)
记作
?z?y(x0,y0),
,zy(x0,y0)或fy(x0,y0)
如果函数z?f(x,y)在定义域D内每一点(x,y)对x的偏导数都存在,那么这个偏导数是x、y的函数,它就称为对x的偏导数函数。记作
类似地,可以定义对自变量y的偏导数函数,
?z?y?z?x,zx,fx(x,y)
,zy,fy(x,y)
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在z?f(x,y)求偏导数时,实际上和一元函数求导方法相同,求
?f?y?f?x时,只要把y看
作常量而对x求导数;求时,只要把x看作常量而对y求导数。
3.6.2二元函数高阶偏导数
设函数z?f(x,y)在定义域D内具有偏导数fx(x,y),fy(x,y),那么在D内
fx(x,y),fy(x,y)都是x、y的函数,如果这两个函数的偏导数也存在,则称它们是函
数z?f(x,y)的二阶偏导数,按照对变量求导次序的不同有下列四个二阶偏导数:
???z??z???z??z?fxx(x,y), ??fxy(x,y) ??????x??x??x2?y??x??x?y22???z??x???y??z????f(x,y),yx??y?x?y?2??z???y???z??fyy(x,y) ??2??y2类似地,可以定义三阶、四阶以及n阶偏导数,二阶以上的偏导数称为高阶偏导数,在二阶偏导数计算中引出一个重要定理:
杨格定理 如果函数z?f(x,y)的两个二阶混合偏导数
?z?y?x2,
?z?x?y2在区域D
内连续,那么自该区域内这两个二阶混合偏导数必相等。
杨格定理说明在求导时不必关心求导的顺序。
3.7多元函数的求导
二元函数偏导数的概念可以推广到多元的情况,定义为: f(x)?f(x1,x2,?,xn)?limf(x1,x2,?,xi??x,?,xn)?f(x1,x2,?,xi,?,xn)?x?x?0多元偏导数的计算并不需要引入新的方法。因为在函数中仅有一个自变量在变化,其他各个自变量都是固定的,所以,在计算时只需要将其他自变量看作常量,对变动的自变量运用一元函数求导法则计算即可。
二元函数的杨格定理也可以直接推广到多元函数
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如果n元函数f(x1,x2,?,xn)对于xi的一阶偏导数函数是连续的,则有
?f(x)?xi?xj2??f(x)?xj?xi2
对于多元函数的求导有一个重要的向量和矩阵,称为梯度向量和海赛(Hessian)矩阵 定义
n元函数f(x)?f(x1,x2,?,xn)对于xi的一阶偏导数构成的n维列向量称为梯度向
量,记为?f(x),即
?f1(x)????f(x)f(x)??f(x)????,其中i
?xi?f(x)??n?n元函数f(x)?f(x1,x2,?,xn)的所有二阶偏导数组成的矩阵称为f(x)的海赛
(Hessian)矩阵,记为H(x):即
?f11(x)??f21(x)H(x)?????f(x)?n1????f1n(x)??f2n(x)?? ??fnn(x)??其中fij(x)??f(x)?xi?xj2,
根据杨格定理,fij?fji,故H(x)为对称矩阵。
3.8隐函数
3.8.1 定义
我们将方程F(y,x1,x2,?,xn)?0确定的函数关系,称为隐函数,既对于任意一组变量X?(x1,x2,?,xn),相应地总有满足方程F(y,x1,x2,?,xn)?0的唯一的y值存在,那么就称方程F(y,x1,x2,?,xn)?0确定了一个隐函数1。 1
隐函数不一定能写为y=f(x)的形式,因此按照函数“设x和y是两个变量,D是实数集的某个子集,
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