17.极坐标的二重积分及其应用

1 极坐标的二重积分

例题:计算二重积分$\int\int{1-x^2-y^2}dA$,限定区域在$x^2+y^2<1,x\geq 0,y\geq 0$

分析:考虑$sin^x+cos^2=1$的特性,极坐标化将极大简化运算过程

  1. 对变量进行极坐标化,带入$x=rcos\theta,y=rsin\theta$
  2. 对函数图像进行网格化处理,在笛卡尔坐标系中,函数区域将会细分为多个横平竖直的小矩阵;而在极坐标系中,函数区域将有无数从原点出发的射线与半径不一同心圆(具体结果如下图所示)
  3. 此时很明显$dr\cdot d\theta

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16.二重积分

1 二重积分

假设存在区域$R$与函数$f(x,y)$,对区域$r$进行网格化分割,其中第$i$块小格的面积为$\Delta A_i$,并且该小格的中心坐标为$(x_i,y_i)$,则函数$f$在区域$R$内的二重积分可表示如下: $$\int \! \! \!\int_{R} f(x,y)dA=\int \! \! \!\int_{R} f(x,y)dA$$ 其中,$dA$可以看作$dx$与$dy$的乘积(小格子都被近似看作为矩阵)

考虑单变量积分,其积分值表示函数曲线在特定区间下围绕产生的面积值。

同理,二重积分的几

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15.多变量微积分-第二次复习

1 Unit 2 知识点简单概括

截止到第十五节课,本课程的第二单元:偏微分(Unit 2 Partial derivatives)部分内容已完成,内容脉络简单梳理如下:

  • 偏导与绘图(等值面、切平面、马鞍图)
  • 极值与最优化问题(切平面逼近、最小二乘法)
  • 临界点与最值(鞍点、二阶导检验)
  • 微分理解与微分的应用(全微分,链式法则)
  • 梯度理解与梯度的应用(方向导数、拉格朗日乘数法)
  • 偏导的深入理解(非独立变量的依赖关系)

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14.非独立变量

1 非独立变量的依赖

当给定函数$g(x,y,z)=c$的形式时,一般可以转化为$z=z(x,y)$的形式,然后进行推导出变量$z$与变量$x,y$之间的偏导(依赖关系),即: $$\frac{\partial{z}}{\partial{x}},\frac{\partial{z}}{\partial{y}}$$ 问题:当$z=z(x,y)$的形式无法求解时,如何求解变量$z$与变量$x,y$之间的偏导?

例题:$x^2+yz+z^3=8$,求$z(x,y)$在点$(2,3,1)$处的偏导值

对原函数求微分

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13.拉格朗日乘数法

1 最值问题

最值问题指寻找最佳的变量组合(变量间不独立),使得多元函数最大/最小

例题:求函数$xy=3$距原点最近的点

分析:

函数/问题:最小化函数$f(x,y)=x^2+y^2$ 关系/限制:$g(x,y)=xy=3$ 基本思路:当$f(x,y)$的等值线/面与$g(x,y)$相切,存在条件下的最优解

2 拉格朗日乘数法

沿用上一小节的思路,并继续进行演变。$f(x,y)$的等值线/面与$g(x,y)$相切意味着两函数的法向量是平行的$\nabla_f //\nabla_g$,即$\nabla_f = \lambda \nabla

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12.梯度,切平面,方向导数

1 梯度

回归上一节,对于函数$w(x,y,z)$,当$x=x(t),y=y(t),z=z(t)$时,求导可得: $$\frac{dw}{dt}=w_x\frac{dx}{dt}+w_y\frac{dy}{dt}+w_z\frac{dz}{dt}=\nabla_w\cdot \frac{d\vec{r}}{dt}$$

这里其实是一种将多元微分从乘加形式向点积形式的简化转换

其中$\nabla_w$表示梯度向量,为各方向偏导组成的向量: $$\nabla_w=<w_x,w_y,w_z>$$ 其中$\frac{d\vec{

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11.微分与链式法则

1 微分

微分近似地描述当函数自变量的微小改变时,函数值的变化情况

以最简单的函数$y=f(x)$为例,其对应的微分为:$dy=f'(x)dx$

以函数$f(x,y,z)$为例,其对应的全微分为: $$df=f_xdx+f_ydy+f_zdz$$

$df\neq \Delta f$,$\Delta f$是一个数值,而$df$更像是一种占位符,有时无法给出特定的值,通过对自变量进行赋值,$df$能计算得出切线/切平面的近似值

微分计算最常用的一种场景就是链式法则

2 链式法则

当$x=x(t),y=y(t),z=z(t)$时,$f(x,y,z)$将变

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12.《动手学深度学习》计算性能

1 编译器和解释器

首先需要理解编译和解释的联系与区别

二者的联系:都是将高级语言翻译成机器语言执行的过程

过程上的区别:编译是将源程序翻译成可执行的目标代码,翻译与执行是分开的;而解释是对源程序的翻译与执行一次性完成,不生成可存储的目标代码。

结果上的区别:编译的话会把输入的源程序翻译生成为目标代码,并存下来(无论是存在内存中还是磁盘上),后续执行可以复用;解释的话则是把源程序中的指令逐条解释,不生成也不存下

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Linux环境变量

1 理解环境变量

在所有 UNIX 、 类Unix系统和Windows系统中, 每个进程都有其特定的一组环境变量(Windows系统中的环境变量在命名、语法和用法上略有区别)

环境变量是进程运行的环境的一部分,子进程一般会继承其父进程的运行环境(除非手动的修改或删除),环境变量也是动态的,为进程提供了更多的灵活性

2 环境变量类型

临时性VS永久性

  • 通过export命令导入的环境变量是临时的,会立即生效但仅对当前终端有效
  • 通过修改配置文件导入的环境变量是永久的,但是需要通过命令sour

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编程范式浅析

1 理解编程范式

编程范式(Programming paradigm),也称编程范型、程序设计法

范式是一种思考或处

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