단일-변수 미적분학(calculus) 에서, 차이 몫 (difference quotient )은 보통 다음 표현에 대한 이름입니다:
f
(
x
+
h
)
−
f
(
x
)
h
{\displaystyle {\frac {f(x+h)-f(x)}{h}}}
이것은 h 가 0으로 접근할 때 극한(limit) 을 취했을 때 함수(function) f 의 도함수(derivative) 를 제공합니다.[1] [2] [3] [4]
표현의 이름은 그것이 그의 인수의 대응하는 값의 차이에 의해 함수의 값의 차이(difference) 의 몫(quotient) 이라는 사실에서 유래합니다 (이 경우에서 후자는 (x +h )-x =h 입니다).[5] [6] 차이 몫은 구간(interval) (이 경우에서, 길이 h 의 구간)에 걸쳐 함수의 평균 변화율 (average rate of change )의 측정입니다.[7] [8] : 237 [9] 차이 몫의 극한 (즉, 도함수)는 따라서 순간(instantaneous) 변화율입니다.[9]
표기법 (및 관점)의 약간의 변화에 의해, 구간 [a , b ]에 대해, 다음 차이 몫은
f
(
b
)
−
f
(
a
)
b
−
a
{\displaystyle {\frac {f(b)-f(a)}{b-a}}}
구간 [a , b ]에 걸쳐 f 의 도함수의 평균(mean 또는 average) 값이라고 불립니다.[5] 이 이름은 미분가능 함수(differentiable function) f 에 대해, 그것의 도함수 f′ 이 그 구간 안의 일부 점에서 그것의 평균 값(mean value) 에 도달한다고 말하는 평균값 정리(mean value theorem) 에 의해 정당화됩니다.[5] 기하학적으로, 이 차이 몫은 좌표 (a , f (a ))와 (b , f (b ))를 갖는 점을 통과하는 가름선(secant line) 의 기울기(slope) 를 측정합니다.[10]
차이 몫은 수치 미분화(numerical differentiation) 에서 근사로써 사용되지만,[8] 그것들은 이 응용에서 역시 비판의 주제가 되어 왔습니다.[11]
차이 몫은 때때로 역시 (아이작 뉴턴(Isaac Newton) 후에) 뉴턴 몫 [10] [12] [13] [14] 또는 (피에르 드 페르마(Pierre de Fermat) 후에) 페르마의 몫 이라고 불립니다.[15]
Overview
위에서 논의된 차이 몫의 전형적인 개념은 보다 일반적인 개념의 특별한 경우입니다. 미적분(calculus) 과 다른 고등 수학의 매개물은 함수(function) 입니다. 그것의 "입력 값"은 그것의 인수 이며, 보통 그래프 위에 표현할 수 있는 점 ("P")입니다. 두 점 자체의 차이는 델타(Delta) (ΔP )로 알려져 있으며, 함수 결과의 차이와 같이, 특정 표기법이 공식화의 방향에 의해 결정됩니다:
전방 차이: ΔF (P ) = F (P + ΔP ) − F (P );
중앙 차이: δF(P) = F(P + ½ΔP) − F(P − ½ΔP);
역방향 차이: ∇F(P) = F(P) − F(P − ΔP).
일반적인 기본 설정은, F(P)가 기준일 때, 전진 방향이며, 여기에 차이 (즉, "ΔP")가 그것에 더합니다. 게다가,
만약 |ΔP|가 유한 (측정-가능을 의미함)이며, ΔF(P)는 DP와 DF(P)의 특정 명시적 의미와 함께 유한 차이(finite difference) 로 알려져 있습니다;
만약 |ΔP|가 무한소(infinitesimal) (무한하게 작은 총양—
ι
{\displaystyle \iota }
—보통 표준 해석학에서 극한으로 표현됨:
lim
Δ
P
→
0
{\displaystyle \lim _{\Delta P\rightarrow 0}\,\!}
)이면, ΔF(P)는 dP와 dF(P)의 특정 명시적 의미와 함께 무한소 차이(infinitesimal difference) 로 알려져 있습니다 (미적분 그래프에서, 그 점은 거의 배타적으로 "x"로, F(x)를 "y"로 식별됩니다).
점 차이로 나뉜 함수 차이는 "차이 몫"으로 알려져 있습니다:
Δ
F
(
P
)
Δ
P
=
F
(
P
+
Δ
P
)
−
F
(
P
)
Δ
P
=
∇
F
(
P
+
Δ
P
)
Δ
P
.
{\displaystyle {\frac {\Delta F(P)}{\Delta P}}={\frac {F(P+\Delta P)-F(P)}{\Delta P}}={\frac {\nabla F(P+\Delta P)}{\Delta P}}.\,\!}
만약 ΔP가 무한소이면, 차이 몫은 도함수(derivative) 이고, 그렇지 않으면, 차이로 나뉜(divided difference) 것입니다.
If
|
Δ
P
|
=
ι
:
Δ
F
(
P
)
Δ
P
=
d
F
(
P
)
d
P
=
F
′
(
P
)
=
G
(
P
)
;
{\displaystyle {\text{If }}|\Delta P|={\mathit {\iota }}:\quad {\frac {\Delta F(P)}{\Delta P}}={\frac {dF(P)}{dP}}=F'(P)=G(P);\,\!}
If
|
Δ
P
|
>
ι
:
Δ
F
(
P
)
Δ
P
=
D
F
(
P
)
D
P
=
F
[
P
,
P
+
Δ
P
]
.
{\displaystyle {\text{If }}|\Delta P|>{\mathit {\iota }}:\quad {\frac {\Delta F(P)}{\Delta P}}={\frac {DF(P)}{DP}}=F[P,P+\Delta P].\,\!}
Defining the point range
ΔP가 무한소 또는 유한 여부에 상관없이, (적어도–도함수의 경우에서–이론적으로) 점 영역이 있으며, 여기서 경계는 P ± (0.5) ΔP입니다 (방향에 의존합니다–ΔF(P), δF(P) 또는 ∇F(P)):
LB = 아래쪽 경계; UB = 위쪽 경계;
도함수는 그것들 자체 도함수를 숨기는 함수 자체로 여길 수 있습니다. 따라서 각 함수는 미분화(derivation, 또는 differentiation )의 순차적 차수 ("더 높은 순서")의 본거지입니다. 이 속성은 모든 차이 몫으로 일반화될 수 있습니다.
이 수열화는 해당하는 경계 분할을 요구하므로, 점 범위를 더 작은, 같은-크기의 섹션으로 나누는 것이 실용적이며, 각 섹션은 중간 점 (P i )로 표시됩니다. 여기서 LB = P 0 및 UB = P ń , n 번째 점, 차수/순서와 같습니다:
LB = P0 = P0 + 0Δ1 P = Pń − (Ń-0)Δ1 P;
P1 = P0 + 1Δ1 P = Pń − (Ń-1)Δ1 P;
P2 = P0 + 2Δ1 P = Pń − (Ń-2)Δ1 P;
P3 = P0 + 3Δ1 P = Pń − (Ń-3)Δ1 P;
↓ ↓ ↓ ↓
Pń-3 = P0 + (Ń-3)Δ1 P = Pń − 3Δ1 P;
Pń-2 = P0 + (Ń-2)Δ1 P = Pń − 2Δ1 P;
Pń-1 = P0 + (Ń-1)Δ1 P = Pń − 1Δ1 P;
UB = Pń-0 = P0 + (Ń-0)Δ1 P = Pń − 0Δ1 P = Pń ;
ΔP = Δ1 P = P1 − P0 = P2 − P1 = P3 − P2 = ... = Pń − Pń-1 ;
ΔB = UB − LB = Pń − P0 = Δń P = ŃΔ1 P.
The primary difference quotient (Ń = 1)
Δ
F
(
P
0
)
Δ
P
=
F
(
P
n
´
)
−
F
(
P
0
)
Δ
n
´
P
=
F
(
P
1
)
−
F
(
P
0
)
Δ
1
P
=
F
(
P
1
)
−
F
(
P
0
)
P
1
−
P
0
.
{\displaystyle {\frac {\Delta F(P_{0})}{\Delta P}}={\frac {F(P_{\acute {n}})-F(P_{0})}{\Delta _{\acute {n}}P}}={\frac {F(P_{1})-F(P_{0})}{\Delta _{1}P}}={\frac {F(P_{1})-F(P_{0})}{P_{1}-P_{0}}}.\,\!}
As a derivative
도함수로 차이 몫은 P0 가 본질적으로 P1 = P2 = ... = Pń 와 같기 때문에 (차이가 무한소이기 때문), 라이프니츠 표기법(Leibniz notation) 과 도함수 표현이 P와 P0 또는 Pń 를 구별하지 않는다는 점을 지적하는 것 외에는 설명이 필요하지 않습니다:
d
F
(
P
)
d
P
=
F
(
P
1
)
−
F
(
P
0
)
d
P
=
F
′
(
P
)
=
G
(
P
)
.
{\displaystyle {\frac {dF(P)}{dP}}={\frac {F(P_{1})-F(P_{0})}{dP}}=F'(P)=G(P).\,\!}
다른 도함수 표기법(other derivative notations) 이 있지만, 이것들은 가장 인식된, 표준 명칭입니다.
As a divided difference
나뉜 차이는, 어쨌든, LB와 UB를 포함하는 사이의 평균 도함수와 같기 때문에 추가적인 설명을 요구합니다.
P
(
t
n
)
=
L
B
+
T
N
−
1
U
T
−
1
Δ
B
=
U
B
−
U
T
−
T
N
U
T
−
1
Δ
B
;
.
(
P
(
1
)
=
L
B
,
P
(
u
t
)
=
U
B
)
.
F
′
(
P
a
~
)
=
F
′
(
L
B
<
P
<
U
B
)
=
∑
T
N
=
1
U
T
=
∞
F
′
(
P
(
t
n
)
)
U
T
.
{\displaystyle {\begin{aligned}P_{(tn)}&=LB+{\frac {TN-1}{UT-1}}\Delta B\ =UB-{\frac {UT-TN}{UT-1}}\Delta B;\\[10pt]&{}\qquad {\color {white}.}(P_{(1)}=LB,\ P_{(ut)}=UB){\color {white}.}\\[10pt]F'(P_{\tilde {a}})&=F'(LB<P<UB)=\sum _{TN=1}^{UT=\infty }{\frac {F'(P_{(tn)})}{UT}}.\end{aligned}}}
이 해석에서, Pã 는 추출된 함수, P의 평균 값 (중간-범위이지만, 보통 정확히 중앙 점은 아님)을 나타내며, 그것이 추출된 평균하는 함수에 따라 특정 평가를 나타냅니다. 보다 공식적으로, Pã 는 미적분학의 평균값 정리(mean value theorem) 에서 찾아지며, 이것은 다음을 말합니다:
[LB,UB]에서 연속이고 (LB,UB)에서 미분-가능인 함수에 대해, 구간 [LB,UB]의 끝점을 연결하는 가름선이 Pã 에서의 접선과 평행한 것을 만족하는 구간 (LB,UB)에 어떤 Pã 가 존재합니다.
본질적으로, Pã 는 LB와 UB 사이의 P의 값을 나타냅니다–따라서,
P
a
~
:=
L
B
<
P
<
U
B
=
P
0
<
P
<
P
n
´
{\displaystyle P_{\tilde {a}}:=LB<P<UB=P_{0}<P<P_{\acute {n}}\,\!}
이것은 평균값 결과를 나뉜 차이와 연결합니다:
D
F
(
P
0
)
D
P
=
F
[
P
0
,
P
1
]
=
F
(
P
1
)
−
F
(
P
0
)
P
1
−
P
0
=
F
′
(
P
0
<
P
<
P
1
)
=
∑
T
N
=
1
U
T
=
∞
F
′
(
P
(
t
n
)
)
U
T
,
=
D
F
(
L
B
)
D
B
=
Δ
F
(
L
B
)
Δ
B
=
∇
F
(
U
B
)
Δ
B
,
=
F
[
L
B
,
U
B
]
=
F
(
U
B
)
−
F
(
L
B
)
U
B
−
L
B
,
=
F
′
(
L
B
<
P
<
U
B
)
=
G
(
L
B
<
P
<
U
B
)
.
{\displaystyle {\begin{aligned}{\frac {DF(P_{0})}{DP}}&=F[P_{0},P_{1}]={\frac {F(P_{1})-F(P_{0})}{P_{1}-P_{0}}}=F'(P_{0}<P<P_{1})=\sum _{TN=1}^{UT=\infty }{\frac {F'(P_{(tn)})}{UT}},\\[8pt]&={\frac {DF(LB)}{DB}}={\frac {\Delta F(LB)}{\Delta B}}={\frac {\nabla F(UB)}{\Delta B}},\\[8pt]&=F[LB,UB]={\frac {F(UB)-F(LB)}{UB-LB}},\\[8pt]&=F'(LB<P<UB)=G(LB<P<UB).\end{aligned}}}
참다운 정의에 따라, LB/P0 와 UB/Pń 사이에 명백한 차이가 있기 때문에, 라이프니츠와 도함수 표현은 함수 인수의 분리(divarication) 를 요구합니다 .
Higher-order difference quotients
Second order
Δ
2
F
(
P
0
)
Δ
1
P
2
=
Δ
F
′
(
P
0
)
Δ
1
P
=
Δ
F
(
P
1
)
Δ
1
P
−
Δ
F
(
P
0
)
Δ
1
P
Δ
1
P
,
=
F
(
P
2
)
−
F
(
P
1
)
Δ
1
P
−
F
(
P
1
)
−
F
(
P
0
)
Δ
1
P
Δ
1
P
,
=
F
(
P
2
)
−
2
F
(
P
1
)
+
F
(
P
0
)
Δ
1
P
2
;
{\displaystyle {\begin{aligned}{\frac {\Delta ^{2}F(P_{0})}{\Delta _{1}P^{2}}}&={\frac {\Delta F'(P_{0})}{\Delta _{1}P}}={\frac {{\frac {\Delta F(P_{1})}{\Delta _{1}P}}-{\frac {\Delta F(P_{0})}{\Delta _{1}P}}}{\Delta _{1}P}},\\[10pt]&={\frac {{\frac {F(P_{2})-F(P_{1})}{\Delta _{1}P}}-{\frac {F(P_{1})-F(P_{0})}{\Delta _{1}P}}}{\Delta _{1}P}},\\[10pt]&={\frac {F(P_{2})-2F(P_{1})+F(P_{0})}{\Delta _{1}P^{2}}};\end{aligned}}}
d
2
F
(
P
)
d
P
2
=
d
F
′
(
P
)
d
P
=
F
′
(
P
1
)
−
F
′
(
P
0
)
d
P
,
=
d
G
(
P
)
d
P
=
G
(
P
1
)
−
G
(
P
0
)
d
P
,
=
F
(
P
2
)
−
2
F
(
P
1
)
+
F
(
P
0
)
d
P
2
,
=
F
″
(
P
)
=
G
′
(
P
)
=
H
(
P
)
{\displaystyle {\begin{aligned}{\frac {d^{2}F(P)}{dP^{2}}}&={\frac {dF'(P)}{dP}}={\frac {F'(P_{1})-F'(P_{0})}{dP}},\\[10pt]&=\ {\frac {dG(P)}{dP}}={\frac {G(P_{1})-G(P_{0})}{dP}},\\[10pt]&={\frac {F(P_{2})-2F(P_{1})+F(P_{0})}{dP^{2}}},\\[10pt]&=F''(P)=G'(P)=H(P)\end{aligned}}}
D
2
F
(
P
0
)
D
P
2
=
D
F
′
(
P
0
)
D
P
=
F
′
(
P
1
<
P
<
P
2
)
−
F
′
(
P
0
<
P
<
P
1
)
P
1
−
P
0
,
.
≠
F
′
(
P
1
)
−
F
′
(
P
0
)
P
1
−
P
0
,
=
F
[
P
0
,
P
1
,
P
2
]
=
F
(
P
2
)
−
2
F
(
P
1
)
+
F
(
P
0
)
(
P
1
−
P
0
)
2
,
=
F
″
(
P
0
<
P
<
P
2
)
=
∑
T
N
=
1
∞
F
″
(
P
(
t
n
)
)
U
T
,
=
G
′
(
P
0
<
P
<
P
2
)
=
H
(
P
0
<
P
<
P
2
)
.
{\displaystyle {\begin{aligned}{\frac {D^{2}F(P_{0})}{DP^{2}}}&={\frac {DF'(P_{0})}{DP}}={\frac {F'(P_{1}<P<P_{2})-F'(P_{0}<P<P_{1})}{P_{1}-P_{0}}},\\[10pt]&{\color {white}.}\qquad \neq {\frac {F'(P_{1})-F'(P_{0})}{P_{1}-P_{0}}},\\[10pt]&=F[P_{0},P_{1},P_{2}]={\frac {F(P_{2})-2F(P_{1})+F(P_{0})}{(P_{1}-P_{0})^{2}}},\\[10pt]&=F''(P_{0}<P<P_{2})=\sum _{TN=1}^{\infty }{\frac {F''(P_{(tn)})}{UT}},\\[10pt]&=G'(P_{0}<P<P_{2})=H(P_{0}<P<P_{2}).\end{aligned}}}
Third order
Δ
3
F
(
P
0
)
Δ
1
P
3
=
Δ
2
F
′
(
P
0
)
Δ
1
P
2
=
Δ
F
″
(
P
0
)
Δ
1
P
=
Δ
F
′
(
P
1
)
Δ
1
P
−
Δ
F
′
(
P
0
)
Δ
1
P
Δ
1
P
,
=
Δ
F
(
P
2
)
Δ
1
P
−
Δ
F
′
(
P
1
)
Δ
1
P
Δ
1
P
−
Δ
F
′
(
P
1
)
Δ
1
P
−
Δ
F
′
(
P
0
)
Δ
1
P
Δ
1
P
Δ
1
P
,
=
F
(
P
3
)
−
2
F
(
P
2
)
+
F
(
P
1
)
Δ
1
P
2
−
F
(
P
2
)
−
2
F
(
P
1
)
+
F
(
P
0
)
Δ
1
P
2
Δ
1
P
,
=
F
(
P
3
)
−
3
F
(
P
2
)
+
3
F
(
P
1
)
−
F
(
P
0
)
Δ
1
P
3
;
{\displaystyle {\begin{aligned}{\frac {\Delta ^{3}F(P_{0})}{\Delta _{1}P^{3}}}&={\frac {\Delta ^{2}F'(P_{0})}{\Delta _{1}P^{2}}}={\frac {\Delta F''(P_{0})}{\Delta _{1}P}}={\frac {{\frac {\Delta F'(P_{1})}{\Delta _{1}P}}-{\frac {\Delta F'(P_{0})}{\Delta _{1}P}}}{\Delta _{1}P}},\\[10pt]&={\frac {{\frac {{\frac {\Delta F(P_{2})}{\Delta _{1}P}}-{\frac {\Delta F'(P_{1})}{\Delta _{1}P}}}{\Delta _{1}P}}-{\frac {{\frac {\Delta F'(P_{1})}{\Delta _{1}P}}-{\frac {\Delta F'(P_{0})}{\Delta _{1}P}}}{\Delta _{1}P}}}{\Delta _{1}P}},\\[10pt]&={\frac {{\frac {F(P_{3})-2F(P_{2})+F(P_{1})}{\Delta _{1}P^{2}}}-{\frac {F(P_{2})-2F(P_{1})+F(P_{0})}{\Delta _{1}P^{2}}}}{\Delta _{1}P}},\\[10pt]&={\frac {F(P_{3})-3F(P_{2})+3F(P_{1})-F(P_{0})}{\Delta _{1}P^{3}}};\end{aligned}}}
d
3
F
(
P
)
d
P
3
=
d
2
F
′
(
P
)
d
P
2
=
d
F
″
(
P
)
d
P
=
F
″
(
P
1
)
−
F
″
(
P
0
)
d
P
,
=
d
2
G
(
P
)
d
P
2
=
d
G
′
(
P
)
d
P
=
G
′
(
P
1
)
−
G
′
(
P
0
)
d
P
,
.
=
d
H
(
P
)
d
P
=
H
(
P
1
)
−
H
(
P
0
)
d
P
,
=
G
(
P
2
)
−
2
G
(
P
1
)
+
G
(
P
0
)
d
P
2
,
=
F
(
P
3
)
−
3
F
(
P
2
)
+
3
F
(
P
1
)
−
F
(
P
0
)
d
P
3
,
=
F
‴
(
P
)
=
G
″
(
P
)
=
H
′
(
P
)
=
I
(
P
)
;
{\displaystyle {\begin{aligned}{\frac {d^{3}F(P)}{dP^{3}}}&={\frac {d^{2}F'(P)}{dP^{2}}}={\frac {dF''(P)}{dP}}={\frac {F''(P_{1})-F''(P_{0})}{dP}},\\[10pt]&={\frac {d^{2}G(P)}{dP^{2}}}\ ={\frac {dG'(P)}{dP}}\ ={\frac {G'(P_{1})-G'(P_{0})}{dP}},\\[10pt]&{\color {white}.}\qquad \qquad \ \ ={\frac {dH(P)}{dP}}\ ={\frac {H(P_{1})-H(P_{0})}{dP}},\\[10pt]&={\frac {G(P_{2})-2G(P_{1})+G(P_{0})}{dP^{2}}},\\[10pt]&={\frac {F(P_{3})-3F(P_{2})+3F(P_{1})-F(P_{0})}{dP^{3}}},\\[10pt]&=F'''(P)=G''(P)=H'(P)=I(P);\end{aligned}}}
D
3
F
(
P
0
)
D
P
3
=
D
2
F
′
(
P
0
)
D
P
2
=
D
F
″
(
P
0
)
D
P
=
F
″
(
P
1
<
P
<
P
3
)
−
F
″
(
P
0
<
P
<
P
2
)
P
1
−
P
0
,
.
≠
F
″
(
P
1
)
−
F
″
(
P
0
)
P
1
−
P
0
,
=
F
′
(
P
2
<
P
<
P
3
)
−
F
′
(
P
1
<
P
<
P
2
)
P
1
−
P
0
−
F
′
(
P
1
<
P
<
P
2
)
−
F
′
(
P
0
<
P
<
P
1
)
P
1
−
P
0
P
1
−
P
0
,
=
F
′
(
P
2
<
P
<
P
3
)
−
2
F
′
(
P
1
<
P
<
P
2
)
+
F
′
(
P
0
<
P
<
P
1
)
(
P
1
−
P
0
)
2
,
=
F
[
P
0
,
P
1
,
P
2
,
P
3
]
=
F
(
P
3
)
−
3
F
(
P
2
)
+
3
F
(
P
1
)
−
F
(
P
0
)
(
P
1
−
P
0
)
3
,
=
F
‴
(
P
0
<
P
<
P
3
)
=
∑
T
N
=
1
U
T
=
∞
F
‴
(
P
(
t
n
)
)
U
T
,
=
G
″
(
P
0
<
P
<
P
3
)
=
H
′
(
P
0
<
P
<
P
3
)
=
I
(
P
0
<
P
<
P
3
)
.
{\displaystyle {\begin{aligned}{\frac {D^{3}F(P_{0})}{DP^{3}}}&={\frac {D^{2}F'(P_{0})}{DP^{2}}}={\frac {DF''(P_{0})}{DP}}={\frac {F''(P_{1}<P<P_{3})-F''(P_{0}<P<P_{2})}{P_{1}-P_{0}}},\\[10pt]&{\color {white}.}\qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \ \ \neq {\frac {F''(P_{1})-F''(P_{0})}{P_{1}-P_{0}}},\\[10pt]&={\frac {{\frac {F'(P_{2}<P<P_{3})-F'(P_{1}<P<P_{2})}{P_{1}-P_{0}}}-{\frac {F'(P_{1}<P<P_{2})-F'(P_{0}<P<P_{1})}{P_{1}-P_{0}}}}{P_{1}-P_{0}}},\\[10pt]&={\frac {F'(P_{2}<P<P_{3})-2F'(P_{1}<P<P_{2})+F'(P_{0}<P<P_{1})}{(P_{1}-P_{0})^{2}}},\\[10pt]&=F[P_{0},P_{1},P_{2},P_{3}]={\frac {F(P_{3})-3F(P_{2})+3F(P_{1})-F(P_{0})}{(P_{1}-P_{0})^{3}}},\\[10pt]&=F'''(P_{0}<P<P_{3})=\sum _{TN=1}^{UT=\infty }{\frac {F'''(P_{(tn)})}{UT}},\\[10pt]&=G''(P_{0}<P<P_{3})\ =H'(P_{0}<P<P_{3})=I(P_{0}<P<P_{3}).\end{aligned}}}
Ń th order
Δ
n
´
F
(
P
0
)
=
F
(
n
´
−
1
)
(
P
1
)
−
F
(
n
´
−
1
)
(
P
0
)
,
=
F
(
n
´
−
2
)
(
P
2
)
−
F
(
n
´
−
2
)
(
P
1
)
Δ
1
P
−
F
(
n
´
−
2
)
(
P
1
)
−
F
(
n
´
−
2
)
(
P
0
)
Δ
1
P
,
=
F
(
n
´
−
3
)
(
P
3
)
−
F
(
n
´
−
3
)
(
P
2
)
Δ
1
P
−
F
(
n
´
−
3
)
(
P
2
)
−
F
(
n
´
−
3
)
(
P
1
)
Δ
1
P
Δ
1
P
.
−
F
(
n
´
−
3
)
(
P
2
)
−
F
(
n
´
−
3
)
(
P
1
)
Δ
1
P
−
F
(
n
´
−
3
)
(
P
1
)
−
F
(
n
´
−
3
)
(
P
0
)
Δ
1
P
Δ
1
P
,
=
⋯
{\displaystyle {\begin{aligned}\Delta ^{\acute {n}}F(P_{0})&=F^{({\acute {n}}-1)}(P_{1})-F^{({\acute {n}}-1)}(P_{0}),\\[10pt]&={\frac {F^{({\acute {n}}-2)}(P_{2})-F^{({\acute {n}}-2)}(P_{1})}{\Delta _{1}P}}-{\frac {F^{({\acute {n}}-2)}(P_{1})-F^{({\acute {n}}-2)}(P_{0})}{\Delta _{1}P}},\\[10pt]&={\frac {{\frac {F^{({\acute {n}}-3)}(P_{3})-F^{({\acute {n}}-3)}(P_{2})}{\Delta _{1}P}}-{\frac {F^{({\acute {n}}-3)}(P_{2})-F^{({\acute {n}}-3)}(P_{1})}{\Delta _{1}P}}}{\Delta _{1}P}}\\[10pt]&{\color {white}.}\qquad -{\frac {{\frac {F^{({\acute {n}}-3)}(P_{2})-F^{({\acute {n}}-3)}(P_{1})}{\Delta _{1}P}}-{\frac {F^{({\acute {n}}-3)}(P_{1})-F^{({\acute {n}}-3)}(P_{0})}{\Delta _{1}P}}}{\Delta _{1}P}},\\[10pt]&=\cdots \end{aligned}}}
Δ
n
´
F
(
P
0
)
Δ
1
P
n
´
=
∑
I
=
0
N
´
(
−
1
N
´
−
I
)
(
N
´
I
)
F
(
P
0
+
I
Δ
1
P
)
Δ
1
P
n
´
;
∇
n
´
F
(
P
n
´
)
Δ
1
P
n
´
=
∑
I
=
0
N
´
(
−
1
I
)
(
N
´
I
)
F
(
P
n
´
−
I
Δ
1
P
)
Δ
1
P
n
´
;
{\displaystyle {\begin{aligned}{\frac {\Delta ^{\acute {n}}F(P_{0})}{\Delta _{1}P^{\acute {n}}}}&={\frac {\sum _{I=0}^{\acute {N}}{-1 \choose {\acute {N}}-I}{{\acute {N}} \choose I}F(P_{0}+I\Delta _{1}P)}{\Delta _{1}P^{\acute {n}}}};\\[10pt]&{\frac {\nabla ^{\acute {n}}F(P_{\acute {n}})}{\Delta _{1}P^{\acute {n}}}}\\[10pt]&={\frac {\sum _{I=0}^{\acute {N}}{-1 \choose I}{{\acute {N}} \choose I}F(P_{\acute {n}}-I\Delta _{1}P)}{\Delta _{1}P^{\acute {n}}}};\end{aligned}}}
d
n
´
F
(
P
0
)
d
P
n
´
=
d
n
´
−
1
F
′
(
P
0
)
d
P
n
´
−
1
=
d
n
´
−
2
F
″
(
P
0
)
d
P
n
´
−
2
=
d
n
´
−
3
F
‴
(
P
0
)
d
P
n
´
−
3
=
⋯
=
d
n
´
−
r
F
(
r
)
(
P
0
)
d
P
n
´
−
r
,
=
d
n
´
−
1
G
(
P
0
)
d
P
n
´
−
1
=
d
n
´
−
2
G
′
(
P
0
)
d
P
n
´
−
2
=
d
n
´
−
3
G
″
(
P
0
)
d
P
n
´
−
3
=
⋯
=
d
n
´
−
r
G
(
r
−
1
)
(
P
0
)
d
P
n
´
−
r
,
.
=
d
n
´
−
2
H
(
P
0
)
d
P
n
´
−
2
=
d
n
´
−
3
H
′
(
P
0
)
d
P
n
´
−
3
=
⋯
=
d
n
´
−
r
H
(
r
−
2
)
(
P
0
)
d
P
n
´
−
r
,
.
=
d
n
´
−
3
I
(
P
0
)
d
P
n
´
−
3
=
⋯
=
d
n
´
−
r
I
(
r
−
3
)
(
P
0
)
d
P
n
´
−
r
,
=
F
(
n
´
)
(
P
)
=
G
(
n
´
−
1
)
(
P
)
=
H
(
n
´
−
2
)
(
P
)
=
I
(
n
´
−
3
)
(
P
)
=
⋯
{\displaystyle {\begin{aligned}{\frac {d^{\acute {n}}F(P_{0})}{dP^{\acute {n}}}}&={\frac {d^{{\acute {n}}-1}F'(P_{0})}{dP^{{\acute {n}}-1}}}={\frac {d^{{\acute {n}}-2}F''(P_{0})}{dP^{{\acute {n}}-2}}}={\frac {d^{{\acute {n}}-3}F'''(P_{0})}{dP^{{\acute {n}}-3}}}=\cdots ={\frac {d^{{\acute {n}}-r}F^{(r)}(P_{0})}{dP^{{\acute {n}}-r}}},\\[10pt]&={\frac {d^{{\acute {n}}-1}G(P_{0})}{dP^{{\acute {n}}-1}}}\\[10pt]&={\frac {d^{{\acute {n}}-2}G'(P_{0})}{dP^{{\acute {n}}-2}}}=\ {\frac {d^{{\acute {n}}-3}G''(P_{0})}{dP^{{\acute {n}}-3}}}=\cdots ={\frac {d^{{\acute {n}}-r}G^{(r-1)}(P_{0})}{dP^{{\acute {n}}-r}}},\\[10pt]&{\color {white}.}\qquad \qquad \qquad ={\frac {d^{{\acute {n}}-2}H(P_{0})}{dP^{{\acute {n}}-2}}}=\ {\frac {d^{{\acute {n}}-3}H'(P_{0})}{dP^{{\acute {n}}-3}}}=\cdots ={\frac {d^{{\acute {n}}-r}H^{(r-2)}(P_{0})}{dP^{{\acute {n}}-r}}},\\&{\color {white}.}\qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \ =\ {\frac {d^{{\acute {n}}-3}I(P_{0})}{dP^{{\acute {n}}-3}}}=\cdots ={\frac {d^{{\acute {n}}-r}I^{(r-3)}(P_{0})}{dP^{{\acute {n}}-r}}},\\[10pt]&=F^{({\acute {n}})}(P)=G^{({\acute {n}}-1)}(P)=H^{({\acute {n}}-2)}(P)=I^{({\acute {n}}-3)}(P)=\cdots \end{aligned}}}
D
n
´
F
(
P
0
)
D
P
n
´
=
F
[
P
0
,
P
1
,
P
2
,
P
3
,
…
,
P
n
´
−
3
,
P
n
´
−
2
,
P
n
´
−
1
,
P
n
´
]
,
=
F
(
n
´
)
(
P
0
<
P
<
P
n
´
)
=
∑
T
N
=
1
U
T
=
∞
F
(
n
´
)
(
P
(
t
n
)
)
U
T
=
F
(
n
´
)
(
L
B
<
P
<
U
B
)
=
G
(
n
´
−
1
)
(
L
B
<
P
<
U
B
)
=
⋯
{\displaystyle {\begin{aligned}{\frac {D^{\acute {n}}F(P_{0})}{DP^{\acute {n}}}}&=F[P_{0},P_{1},P_{2},P_{3},\ldots ,P_{{\acute {n}}-3},P_{{\acute {n}}-2},P_{{\acute {n}}-1},P_{\acute {n}}],\\[10pt]&=F^{({\acute {n}})}(P_{0}<P<P_{\acute {n}})=\sum _{TN=1}^{UT=\infty }{\frac {F^{({\acute {n}})}(P_{(tn)})}{UT}}\\[10pt]&=F^{({\acute {n}})}(LB<P<UB)=G^{({\acute {n}}-1)}(LB<P<UB)=\cdots \end{aligned}}}
Applying the divided difference
나뉜 차이의 전형적인 적용은 유한 적분의 표시에 있으며, 이것은 유한 차이에 지나지 않습니다:
∫
L
B
U
B
G
(
p
)
d
p
=
∫
L
B
U
B
F
′
(
p
)
d
p
=
F
(
U
B
)
−
F
(
L
B
)
,
=
F
[
L
B
,
U
B
]
Δ
B
,
=
F
′
(
L
B
<
P
<
U
B
)
Δ
B
,
=
G
(
L
B
<
P
<
U
B
)
Δ
B
.
{\displaystyle {\begin{aligned}\int _{LB}^{UB}G(p)\,dp&=\int _{LB}^{UB}F'(p)\,dp=F(UB)-F(LB),\\[10pt]&=F[LB,UB]\Delta B,\\[10pt]&=F'(LB<P<UB)\Delta B,\\[10pt]&=\ G(LB<P<UB)\Delta B.\end{aligned}}}
평균값, 도함수 표현 형식이 고전적 적분 표기법과 같은 정보의 모두를 제공한다고 주어지면, 평균값 형식은 오직 표준 아스키(ASCII) 텍스트를 지원/수용하는 작성 장소 또는 (타원 적분에서 평균 반지름을 찾을 때와 같은) 오직 평균 도함수를 요구하는 경우에서 처럼 선호되는 표현 일수 있습니다.
이것은 특히 기술적으로 (예를 들어) 0과
π
{\displaystyle \pi \,\!}
또는
2
π
{\displaystyle 2\pi \,\!}
를 경계로 가지는 정적분에 대해 참이며, 0과
π
2
{\displaystyle {\begin{matrix}{\frac {\pi }{2}}\end{matrix}}}
으로 경계를 가지는 것과 같은 발견된 나뉜 차이를 가집니다 (따라서 덜 평균하는 노력을 요구합니다):
∫
0
2
π
F
′
(
p
)
d
p
=
4
∫
0
π
2
F
′
(
p
)
d
p
=
F
(
2
π
)
−
F
(
0
)
=
4
(
F
(
π
2
)
−
F
(
0
)
)
,
=
2
π
F
[
0
,
2
π
]
=
2
π
F
′
(
0
<
P
<
2
π
)
,
=
2
π
F
[
0
,
π
2
]
=
2
π
F
′
(
0
<
P
<
π
2
)
.
{\displaystyle {\begin{aligned}\int _{0}^{2\pi }F'(p)\,dp&=4\int _{0}^{\frac {\pi }{2}}F'(p)\,dp=F(2\pi )-F(0)=4(F({\begin{matrix}{\frac {\pi }{2}}\end{matrix}})-F(0)),\\[10pt]&=2\pi F[0,2\pi ]=2\pi F'(0<P<2\pi ),\\[10pt]&=2\pi F[0,{\begin{matrix}{\frac {\pi }{2}}\end{matrix}}]=2\pi F'(0<P<{\begin{matrix}{\frac {\pi }{2}}\end{matrix}}).\end{aligned}}}
이것은 역시 반복된 및 다중 적분 (multiple integral ) (ΔA = AU − AL, ΔB = BU − BL, ΔC = CU − CL)를 다룰 때 특히 유용하게 됩니다:
∫
C
L
C
U
∫
B
L
B
U
∫
A
L
A
U
F
′
(
r
,
q
,
p
)
d
p
d
q
d
r
=
∑
T
C
=
1
U
C
=
∞
(
∑
T
B
=
1
U
B
=
∞
(
∑
T
A
=
1
U
A
=
∞
F
′
(
R
(
t
c
)
:
Q
(
t
b
)
:
P
(
t
a
)
)
Δ
A
U
A
)
Δ
B
U
B
)
Δ
C
U
C
,
=
F
′
(
C
L
<
R
<
C
U
:
B
L
<
Q
<
B
U
:
A
L
<
P
<
A
U
)
Δ
A
Δ
B
Δ
C
.
{\displaystyle {\begin{aligned}&{}\qquad \int _{CL}^{CU}\int _{BL}^{BU}\int _{AL}^{AU}F'(r,q,p)\,dp\,dq\,dr\\[10pt]&=\sum _{T\!C=1}^{U\!C=\infty }\left(\sum _{T\!B=1}^{U\!B=\infty }\left(\sum _{T\!A=1}^{U\!A=\infty }F^{'}(R_{(tc)}:Q_{(tb)}:P_{(ta)}){\frac {\Delta A}{U\!A}}\right){\frac {\Delta B}{U\!B}}\right){\frac {\Delta C}{U\!C}},\\[10pt]&=F'(C\!L<R<CU:BL<Q<BU:AL<P<\!AU)\Delta A\,\Delta B\,\Delta C.\end{aligned}}}
따라서,
F
′
(
R
,
Q
:
A
L
<
P
<
A
U
)
=
∑
T
A
=
1
U
A
=
∞
F
′
(
R
,
Q
:
P
(
t
a
)
)
U
A
;
{\displaystyle F'(R,Q:AL<P<AU)=\sum _{T\!A=1}^{U\!A=\infty }{\frac {F'(R,Q:P_{(ta)})}{U\!A}};\,\!}
및
F
′
(
R
:
B
L
<
Q
<
B
U
:
A
L
<
P
<
A
U
)
=
∑
T
B
=
1
U
B
=
∞
(
∑
T
A
=
1
U
A
=
∞
F
′
(
R
:
Q
(
t
b
)
:
P
(
t
a
)
)
U
A
)
1
U
B
.
{\displaystyle F'(R:BL<Q<BU:AL<P<AU)=\sum _{T\!B=1}^{U\!B=\infty }\left(\sum _{T\!A=1}^{U\!A=\infty }{\frac {F'(R:Q_{(tb)}:P_{(ta)})}{U\!A}}\right){\frac {1}{U\!B}}.\,\!}
See also
References
External links