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光滑函數

中文名:光滑函數 外文名:smooth function 類 別:函數 學 科:數學

光滑函數(smooth function)是指在其定義域內無窮階數連續可導的函數。

定義

光滑函數(smooth function)在數學中特指無窮階可導的函數。若一函數是連續的，則稱其為 函數；若函數1階可導，且其1階導函數連續，則被稱為 函數；若n階可導，且其n階導函數連續，則為 函數。而光滑函數是對所有n都屬於 的函數，特稱其為光滑函數。

分類

1.分段光滑函數
若一元函數在閉區間上分段連續，至多除有限個點之外可微且導數連續，在這有限個點存在有限的廣義單側連續導數，則一元函數稱為閉區間上的分段光滑函數。若f定義在無界區間上，而在此區間的任何閉子區間上分段光滑，則此一元函數稱為在該無界區間上分段光滑。 分段光滑函數是分段可微的。

2.部分光滑函數
通俗的講，部分光滑函數是一個全局非光滑的函數(globally non-smooth)，然而沿着某一方向函數是光滑的，甚至2階可導，然後「垂直」(transversal)於該方向，函數依舊非光滑。

實現

例如，以自然對數為底的指數函數，即y=e^x顯然是光滑的，因為它的導數就是其本身。
構造在給定區間外為零但在區間內非零的光滑函數經常很有用。這是可以達到的；另一方面來講，一個冪級數不可能有這樣的屬性。這表明光滑和解析函數之間存在着巨大的鴻溝；所以泰勒定理一般不可以應用到展開光滑函數。
流形的光滑映射
光滑流形之間的光滑映射可以用坐標圖的方式來定義。因為函數的光滑性的概念和特定的坐標圖的選取無關。這樣的映射有一個一階導數，定義在切向量上；它給出了在切叢的級別上的對應纖維間的線性映射。
在需要討論所有無窮可微函數的集合時，以及該空間的元素在微分和積分、求和、取極限時的行為時，人們發現所有光滑函數的空間不是一個合適的選擇，因為它在這些操作下不是完備和閉合的。對於這個情況的一個正確處理，我們可以採用索伯列夫空間（Sobolev space ）的概念。