13.18
在多变量微积分中,方向导数用于度量一个函数在某一点沿指定方向(由单位向量 u 给出)的变化率的陡峭程度。
改变向量 u 的方向将产生不同的方向导数值。为了找到最大值,必须确定最陡上升的方向。
从数学上讲,方向导数是梯度向量与单位向量 u 的点积。
该点积表示为它们的模的乘积与它们之间夹角余弦的乘积。
由于 u 是一个模长为 1 的单位向量,该表达式可简化为梯度的模乘以 theta 的余弦值。
当此方向向梯度方向旋转时,夹角减小,cos θ 的值随之增大,当夹角变为零时,其值达到最大值1。
在此方向上,方向导数达到其绝对最大值,该值等于梯度本身的模长。
这证实了梯度向量指向最陡上升的方向,其长度表示该最大陡度的数值。
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