梯度是指函数在某一点处的变化率,具体计算方法如下:
1. 单变量函数:
- 对于单变量函数 \( f(x) \),在点 \( x_0 \) 处的梯度是函数在该点的导数,记作 \( f'(x_0) \) 或 \( \frac{df}{dx}\bigg|_{x=x_0} \)。
- 计算步骤:求函数 \( f(x) \) 在点 \( x_0 \) 的导数。
2. 多变量函数:
- 对于多变量函数 \( f(x, y, z, \ldots) \),梯度是一个向量,其第 \( i \) 个分量为函数 \( f \) 对第 \( i \) 个变量的偏导数。
- 计算步骤:分别求函数 \( f \) 对每个变量的偏导数,然后将这些偏导数构成一个向量。
例如,对于函数 \( f(x, y) = x^2 + y^2 \),在点 \( (x_0, y_0) \) 处的梯度计算如下:
- 对 \( x \) 求偏导数:\( \frac{\partial f}{\partial x} = 2x \),在点 \( (x_0, y_0) \) 处为 \( 2x_0 \)。
- 对 \( y \) 求偏导数:\( \frac{\partial f}{\partial y} = 2y \),在点 \( (x_0, y_0) \) 处为 \( 2y_0 \)。
- 因此,梯度 \( \nabla f(x_0, y_0) = (2x_0, 2y_0) \)。
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