齐次函数

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正式定义

假设是域内的两个向量空间之间的函数。

我们说是“次齐次函数”,如果对于所有非零的,都有:

即是,在欧几里得空间,,其中为指数函数。

例子

线性函数是一次齐次函数,因为根据线性的定义,对于所有的,都有:

多线性函数是n次齐次函数,因为根据多线性的定义,对于所有的都有:

从上一个例子中可以看出,两个巴拿赫空间之间的函数阶弗雷歇导数是次齐次函数。

元单项式定义了齐次函数

例如:

是10次齐次函数,因为:

齐次多项式是由同次数的单项式相加所组成的多项式。例如:

是5次齐次多项式。齐次多项式可以用来定义齐次函数。

基本定理

欧拉定理:假设函数是可导的,且是次齐次函数。那么:

这个结果证明如下。记,并把以下等式两端对求导:

利用复合函数求导法则,可得:

因此:

以上的方程可以用劈形算符写为:

,定理即得证。

假设是可导的,且是阶齐次函数。则它的一阶偏导数阶齐次函数。

这个结果可以用类似欧拉定理的方法来证明。记,并把以下等式两端对求导:

利用复合函数求导法则,可得:

因此:

所以

.

用于解微分方程

对于以下的微分方程

其中是同次数的齐次函数,利用变量代换,可以把它化为可分离变量的微分方程:

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