全微分


関数 \(\displaystyle f(x,y) \) について, \(\displaystyle (k,k) \to (0,0) \) のとき

\(\displaystyle f(a+h, b+k) = f(a,b) + A \,h + B \, k + o(\sqrt{h^2+k^2}) \)

を満たすような定数 \(\displaystyle A,\, B\) が存在するとき,関数 \(\displaystyle f \) は \(\displaystyle (a,b) \) で全微分可能であるという。

この式は,関数 \(\displaystyle f \) が点 \(\displaystyle (a,b) \) の近くで一次式によって近似されているということを意味する。 故に,このとき,関数のグラフが点\(\displaystyle (a, b, f(a,b)) \) において接平面を有することになる。


下図は,関数

\(\displaystyle f(x,y) = \begin{cases} \frac{x\,|y|}{\sqrt{x^2+y^2}} & (x,y) \neq (0,0)\\[6pt] 0 & (x,y)=(0,0) \end{cases} \)

のグラフである。このグラフを見れば,原点 \(\displaystyle (0,0) \) において,すべての方向に関して方向微分が 存在するにもかかわらず,全微分可能でない(接平面をもたない) ということがわかるであろう。