光滑函數
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。