رياضيات

مشتقة جزئية

مشتقة جزئية — من تشريح الصيغة
1 مقالات ذات صلة · 6 صيغ

الوصف

المشتقة الجزئية تقيس كيفية تغير دالة عندما يتغير متغير واحد فقط من متغيراتها المتعددة، بينما تبقى جميع المتغيرات الأخرى ثابتة. وهي حجر الزاوية في حساب التفاضل والتكامل متعدد المتغيرات وتظهر في جميع أنحاء الفيزياء، من الديناميكا الحرارية (حيث يكون الضغط والحجم ودرجة الحرارة مترابطين) إلى نظريات المجال (حيث تعتمد المجالات على المكان والزمان). الرمز ∂f/∂x يدل على المشتقة الجزئية للدالة f بالنسبة إلى x.

التاريخ

طُوّر هذا المفهوم في القرن الثامن عشر على يد علماء رياضيات مثل ليونارد أويلر وجوزيف-لويس لاغرانج، الذين وسعوا حساب التفاضل والتكامل ليشمل دوالًا ذات عدة متغيرات. الرمز الحديث ∂ أُدخل من قبل ماركيز دي كوندورسيه في عام 1770 وانتشر على يد كارل غوستاف ياكوب ياكوبي في القرن التاسع عشر.

كيف يعمل

لحساب مشتقة جزئية، تعامل جميع المتغيرات ما عدا المتغير المعني كثوابت وتشتق كما في حساب التفاضل والتكامل العادي. على سبيل المثال، إذا كانت f(x, y) = x²y + sin(y)، فإن ∂f/∂x = 2xy و∂f/∂y = x² + cos(y). تُستخدم المشتقات الجزئية لبناء التدرجات والتباعدات والتدويرات في حساب المتجهات، وتظهر في المعادلات التفاضلية مثل معادلة الموجة ومعادلة شرودنغر.

في التطبيق

تُستخدم المشتقات الجزئية في التحسين (مثل نزول التدرج في التعلم الآلي)، وفي حل المعادلات التفاضلية الجزئية لديناميكا الموائع والكهرومغناطيسية، وفي تحليل انتشار الخطأ في الفيزياء التجريبية.

حقيقة طريفة

في الديناميكا الحرارية، تُشتق علاقات ماكسويل الأربع من تساوي المشتقات الجزئية المختلطة، وتربط كميات مثل درجة الحرارة والضغط والإنتروبيا والحجم.

Concept graph →

صيغ

$$c_s^2 = \frac{P_X}{P_X + 2X P_{XX}}$$
Speed of perturbations in a scalar field with kinetic term.
ما في الصيغة
c_sمتغيرsound speed — sound speed metre per second
Pمتغيرpressure of the scalar field — ضغط pascal
Xمتغيرkinetic term, -1/2 (∂φ)^2 — kinetic energy density joule per cubic metre
P_Xمتغيرpartial derivative of P with respect to X — مشتقة جزئية
P_XXمتغيرsecond partial derivative of P with respect to X — second partial derivative
$$\partial_v r = 0$$
Condition defining a black hole horizon in null coordinates.
ما في الصيغة
vمتغيرnull coordinate (e.g., advanced time) — null coordinate metre
rمتغيرradial coordinate — إحداثي قطري metre
∂_vمؤثرdifferentiates with respect to the null coordinate — مشتقة جزئية
$$P = i \left( \Psi^* \frac{\partial\Psi}{\partial t} - \frac{\partial\Psi^*}{\partial t} \Psi \right)$$
Defines probability density in relativistic quantum mechanics.
ما في الصيغة
PمتغيرProbability density — probability density per metre cubed
\PsiمتغيرWave function — الدالة الموجية per metre cubed half
\Psi^*متغيرComplex conjugate of wave function — wave function conjugate per metre cubed half
tمتغيرTime — زمن second
\frac{\partial}{\parمؤثرPartial derivative with respect to time — مشتقة جزئية
$$i\hbar\frac{\partial\psi}{\partial t} = -\frac{\hbar^2}{2m}\nabla^2\psi + V\psi$$
Describes quantum particles with self-gravitating potential.
ما في الصيغة
ψمتغيرwave function of the quantum particle — الدالة الموجية metre to the minus 3 over 2
tمتغيرtime — زمن second
Vمتغيرpotential energy (here self-gravitating) — الطاقة الكامنة (Potential Energy) joule
mمتغيرmass of the particle — كتلة kilogram
ħثابتReduced Planck constant, fundamental quantum of action — ثابت بلانك المخفض = 1.054571817e-34 joule second
∂/∂tمؤثرpartial derivative with respect to time — مشتقة جزئية
∇²مؤثرLaplacian (spatial second derivative) — laplacian operator
$$\beta_{\rho} = M \frac{\partial \rho}{\partial M}$$
Beta function describes scale dependence of a parameter.
ما في الصيغة
β_ρمتغيرbeta function for ρ joule per cubic metre
Mمتغيرrenormalization scale — طاقة joule
ρمتغيرrunning parameter joule per cubic metre
∂/∂Mمؤثرpartial derivative with respect to scale M — مشتقة جزئية
$$\Delta T = -\frac{T}{C_p} \left( \frac{\partial S}{\partial P} \right)_T \Delta P$$
Temperature change under adiabatic pressure variation.
ما في الصيغة
ΔTمتغيرtemperature change — درجة الحرارة kelvin
Tمتغيرabsolute temperature — درجة الحرارة kelvin
C_pمتغيرheat capacity at constant pressure — السعة الحرارية joule per kelvin
Sمتغيرentropy — الإنتروبيا joule per kelvin
ΔPمتغيرpressure change — ضغط pascal
∂/∂Pمؤثرpartial derivative with respect to pressure at constant temperature — مشتقة جزئية

مقالات ذات صلة · 1

شيخوخة الأعصاب الودية: لماذا تفقد جلد الذكور تعصيبه أسرع؟
في جلد فأر مسنّ، يبقى كل ثالث بصيلة شعر بلا عصب، كبيت انسحب منه السلك الكهربائي. المقبس نفسه سليم: فالعصبونات ذاتها، المختبئة في العقد العصبية على طول العمود الفقري، لم تذهب إلى أي مكان. إنها حيّة ولا تنوي الموت. كل ما في الأمر أن امتداداتها الطويلة، أي المحاوير، تتراجع عن بصيلات الشعر فاقدةً صِلتها بمكان عملها. هذا المشهد يتكشّف لدى ذكور الفئران مع تقدّم العمر، وهو أقسى بكثير مما هو عليه لدى الإناث.