Kettenregel Definition Mit der Kettenregel lassen sich verkettete Funktionen ableiten; das sind Funktionen von Funktionen, d. h. : mit x wird etwas gemacht (Funktion) und mit dem Ergebnis wird wieder etwas gemacht (eine andere Funktion). Beispiel Die verkettete Funktion sei f(x) = (x + 1) 2. Dahinter stecken 2 Funktionen (Berechnungen): die sog. Innere äußere ableitung. innere Funktion ist (x + 1), zählt also einfach 1 zu x dazu; die sog. äußere Funktion ist x 2, quadriert also x (wobei x für die innere Funktion, also x + 1 steht). Die 1. Ableitung der verketteten Funktion entsteht, indem die äußere Funktion (also x 2) abgeleitet wird, das ergibt 2x ( äußere Ableitung); dann die innere Funktion (x + 1) für das x oben eingesetzt wird, also 2 × (x + 1) und zuletzt das Ganze mit der 1. Ableitung der inneren Funktion multipliziert wird (sogenanntes Nachdifferenzieren); (x + 1) ist abgeleitet 1 ( innere Ableitung), also 2 × (x + 1) × 1 = 2x + 2. Die Kettenregel allgemein als Formel (mit f als äußere, g als innere und y als verkettete Funktion): $$y = f(g(x)) \to y' = f'(g(x)) \cdot g'(x)$$ Es können auch 3 oder mehr Funktionen verkettet sein, dann muss die Kettenregel mehrfach angewendet werden.
Die äußere Ableitung einer -Form kann bis auf ein Vielfaches als Antisymmetrisierung des formalen Tensorprodukts von mit der Form angesehen werden: In Indexnotation: [1] Rücktransport [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Seien zwei glatte Mannigfaltigkeiten und eine einmal stetig differenzierbare Funktion. Dann ist der Rücktransport ein Homomorphismus, so dass und gilt. In Worten sagt man auch: Produktbildung bzw. äußere Differentiation sind mit der "pullback"-Relation verträglich. Adjungierte äußere Ableitung [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Sei in diesem Abschnitt eine pseudo-riemannsche Mannigfaltigkeit mit Index. Mit wird im Folgenden der Hodge-Stern-Operator bezeichnet. Der Operator ist definiert durch und für durch Er wird als adjungierte äußere Ableitung oder Koableitung bezeichnet. Dieser Operator ist linear und es gilt. Äußere und innere Funktion bestimmen | #Mathematik - YouTube. In der Tat ist der zu adjungierte Operator. Ist die Mannigfaltigkeit zusätzlich kompakt, so gilt für die Riemannsche Metrik und die Relation. Aus diesem Grund notiert man auch als, da dieser ja der adjungierte Operator ist.
In lokalen Koordinaten haben diese Differentialoperatoren die Darstellungen Literatur [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] R. Abraham, J. E. Marsden, T. Ratiu: Manifolds, Tensor Analysis, and Applications. Springer, Berlin 2003, ISBN 3-540-96790-7. S. Morita: Geometry of Differential Forms. AMS, ISBN 0-8218-1045-6. Fußnoten [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] ↑ Ivan Avramidi, Notes on Differential Forms (PDF; 112 kB), 2003 ↑ Damit hängt eine in der Physik benutzte Sprachregelung zusammen, nach welcher man polare und axiale Vektoren unterscheidet; das Kreuzprodukt zweier polarer Vektoren ergibt zum Beispiel einen axialen Vektor. Die als bzw. Innere und äußere Funktion: Ableitung von 3 * sin (3*10x)? | Mathelounge. bezeichneten Größen der theoretischen Mechanik (" Drehimpulse " bzw. " Drehmomente ") sind z. B. axiale Vektoren.
Sei ein Vektorfeld, so gilt für den Flat-Operator in Standardkoordinaten von. Der Flat-Operator bildet also Vektorfelder in ihren Dualraum ab. Der Sharp-Operator ist die dazu inverse Operation. Sei ein Kovektorfeld (bzw. eine 1-Form), so gilt (ebenfalls Standardkoordinaten). Kreuzprodukt [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Das Kreuzprodukt ist zwar kein Differentialoperator und wird zudem in der Vektoranalysis nur für dreidimensionale Vektorräume definiert. Trotzdem ist es, insbesondere für die Definition der Rotation, sehr wichtig: Sei ein Vektorraum und zwei Elemente einer äußeren Potenz von, dann ist das verallgemeinerte Kreuzprodukt definiert durch. [2] Für eine Begründung dieser Definition siehe unter äußere Algebra. Was ist äußere, was innere Ableitung???. Gradient [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Es sei eine partiell differenzierbare Funktion und auf sei das Standardskalarprodukt gegeben. Der Gradient der Funktion im Punkt ist für beliebiges der durch die Forderung eindeutig bestimmte Vektor. Mit Hilfe des Differentialformen-Kalküls kann man den Gradienten auf einer Riemann'schen Mannigfaltigkeit durch definieren.
Da die Menge der 0-Formen nach Definition gleich der Menge der beliebig oft differenzierbaren Funktionen ist, verallgemeinert diese Definition den Gradienten von Funktionen. Dies lässt sich schnell durch eine kurze Rechnung einsehen. Ist eine glatte Funktion, so gilt In euklidischen Vektorräumen notiert man dies häufig wie folgt: Rotation [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] In der Vektoranalysis ist die Rotation eine Abbildung. Für allgemeine Vektorfelder gilt. Folgende Rechnung zeigt, dass man für die Dimension den bekannten Ausdruck für die Rotation erhält: Diese Formel erhält man sofort, indem man die Definition des Gradienten in die des Kreuzproduktes einsetzt. Ableitung innere und äußere funktion. Divergenz [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Ebenso gibt es eine Verallgemeinerung der Divergenz, diese lautet Hodge-Laplace-Operator [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Der Hodge-Laplace-Operator ist ein spezieller verallgemeinerter Laplace-Operator. Solche Operatoren haben in der Differentialgeometrie eine wichtige Bedeutung.