श्रृंखला नियम

This article is about the calculus concept. For the probability theory concept, see Chain rule (probability). For other uses, see श्रृंखला नियम (disambiguation).

गणना में, श्रृंखला नियम एक सूत्र है जो f और g के डेरिवेटिव के संदर्भ में दो अलग-अलग कार्यों f और g की संरचना के व्युत्पन्न को व्यक्त करता है. यदि $h=f\circ g$ समारोह ऐसा है कि $h(x)=f(g(x))$ तो x के लिए, लैग्रेंज के अंकन में श्रृंखला नियम है:

$h'(x)=f'(g(x))g'(x).$

या, समकक्ष:

$h'=(f\circ g)'=(f'\circ g)\cdot g'.$

श्रृंखला नियम को लाइबनिज के अंकन में भी व्यक्त किया जा सकता है। यदि एक चर z, चर y पर निर्भर करता है, जो स्वयं चर x पर निर्भर करता है (अर्थात, y और z आश्रित चर हैं), तो z मध्यवर्ती चर y के माध्यम से x पर भी निर्भर करता है. इस मामले में, श्रृंखला नियम के रूप में व्यक्त किया गया है

${\frac {dz}{dx}}={\frac {dz}{dy}}\cdot {\frac {dy}{dx}},$ तथा

$\left.{\frac {dz}{dx}}\right|_{x}=\left.{\frac {dz}{dy}}\right|_{y(x)}\cdot \left.{\frac {dy}{dx}}\right|_{x},$

यह इंगित करने के लिए कि किन बिंदुओं पर डेरिवेटिव का मूल्यांकन किया जाना है।

अभिन्न में, श्रृंखला नियम का समकक्ष प्रतिस्थापन नियम है।

सहज व्याख्या

सहज रूप से, श्रृंखला नियम कहता है कि y के सापेक्ष z के परिवर्तन की तात्कालिक दर और x के सापेक्ष y के परिवर्तन की तात्कालिक दर को जानने से व्यक्ति को परिवर्तन की दो दरों के उत्पाद के रूप में x के सापेक्ष z के परिवर्तन की तात्कालिक दर की गणना करने की अनुमति मिलती है।

जैसा कि जॉर्ज एफ. सीमन्स ने कहा है: "यदि एक कार साइकिल से दोगुनी गति से चलती है और साइकिल चलने वाले व्यक्ति की गति से चार गुना तेज है, तो कार व्यक्ति की गति से 2 × 4 = 8 गुना गति से चलती है" उदाहरण और श्रृंखला नियम के बीच का संबंध इस प्रकार है। z, y तथा x क्रमशः कार, साइकिल और चलने वाले आदमी की (चर) स्थितियाँ हैं। कार और साइकिल की आपेक्षिक स्थिति में परिवर्तन की दर है ${\textstyle {\frac {dz}{dy}}=2.}$ इसी प्रकार, ${\textstyle {\frac {dy}{dx}}=4.}$ तो, कार और चलने वाले आदमी की सापेक्ष स्थिति में परिवर्तन की दर है:

${\frac {dz}{dx}}={\frac {dz}{dy}}\cdot {\frac {dy}{dx}}=2\cdot 4=8.$

स्थिति परिवर्तन की दर गति का अनुपात है, और गति समय के संबंध में स्थिति का व्युत्पन्न है;

${\frac {dz}{dx}}={\frac {\frac {dz}{dt}}{\frac {dx}{dt}}},$

या, समकक्ष,

${\frac {dz}{dt}}={\frac {dz}{dx}}\cdot {\frac {dx}{dt}},$

जो श्रृंखला नियम का भी एक अनुप्रयोग है।

इतिहास

ऐसा प्रतीत होता है कि श्रृंखला नियम का प्रयोग सबसे पहले गॉटफ्राइड विल्हेम लिबनिज़ो ने किया था। उन्होंने इसका उपयोग व्युत्पन्न की गणना ${\sqrt {a+bz+cz^{2}}}$ वर्गमूल फलन और फलन के संयोजन के रूप में $a+bz+cz^{2}\!$ के लिए किया. उन्होंने पहली बार इसका उल्लेख 1676 के संस्मरण (गणना में एक सांकेतिक त्रुटि के साथ) में किया था। श्रृंखला नियम का सामान्य संकेतन लाइबनिज के कारण है। गुइलौमे डे ल'हॉपिटल ने अपने अतिसूक्ष्म जीवों के विश्लेषण में निहित रूप से श्रृंखला नियम का इस्तेमाल किया। लियोनहार्ड यूलर की किसी भी विश्लेषण पुस्तक में श्रृंखला नियम प्रकट नहीं होता है, भले ही वे लीबनिज की खोज के सौ साल बाद लिखे गए हों।

कथन

श्रृंखला नियम का सबसे सरल रूप एक वास्तविक संख्या चर के वास्तविक-मूल्यवान कार्यों के लिए है। इसमें कहा गया है कि यदि g एक ऐसा फलन है जो एक बिंदु c पर अवकलनीय है (अर्थात् व्युत्पन्न g′(c) मौजूद है) और f एक ऐसा फलन है जो g(c) पर अवकलनीय है, तो संयुक्त फलन c पर अवकलनीय है, और व्युत्पन्न है:

$(f\circ g)'(c)=f'(g(c))\cdot g'(c).$

नियम को कभी-कभी संक्षिप्त किया जाता है

$(f\circ g)'=(f'\circ g)\cdot g'.$

यदि y = f(u) तथा u = g(x), तो यह संक्षिप्त रूप लाइबनिज़ संकेतन में इस प्रकार लिखा जाता है :

${\frac {dy}{dx}}={\frac {dy}{du}}\cdot {\frac {du}{dx}}.$

जिन बिंदुओं पर डेरिवेटिव का मूल्यांकन किया जाता है, उन्हें भी स्पष्ट रूप से बताया जा सकता है:

$\left.{\frac {dy}{dx}}\right|_{x=c}=\left.{\frac {dy}{du}}\right|_{u=g(c)}\cdot \left.{\frac {du}{dx}}\right|_{x=c}.$

उसी तर्क को आगे बढ़ाते हुए, दिए गए n फलन $f_{1},\ldots ,f_{n}\!$ समग्र फलन के साथ $f_{1}\circ (f_{2}\circ \cdots (f_{n-1}\circ f_{n}))\!$, यदि प्रत्येक समारोह $f_{i}\!$ इसके तत्काल इनपुट पर अवकलनीय है, तो मिश्रित कार्य भी चेन नियम के बार-बार आवेदन से भिन्न होता है, जहां व्युत्पन्न है (लीबनिज़ के संकेतन में):

${\frac {df_{1}}{dx}}={\frac {df_{1}}{df_{2}}}{\frac {df_{2}}{df_{3}}}\cdots {\frac {df_{n}}{dx}}.$

अनुप्रयोग

दो से अधिक कार्यों के सम्मिश्रण

शृंखला नियम दो से अधिक कार्यों के संयोजनों पर लागू किया जा सकता है। दो से अधिक कार्यों के सम्मिश्र का व्युत्पन्न लेने के लिए, ध्यान दें कि f, g, और h का सम्मिश्र (उसी क्रम में) g ∘ h के साथ f का सम्मिश्र है. श्रृंखला नियम बताता है कि: f ∘ g ∘ h के अवकलज की गणना करने के लिए, f के अवकलज और g ∘ h के अवकलज की गणना करना पर्याप्त है। f के व्युत्पन्न की गणना सीधे की जा सकती है, और जी ∘ एच के व्युत्पन्न की गणना श्रृंखला नियम को फिर से लागू करके की जा सकती है।

संक्षिप्तता के लिए, कार्य पर विचार करें

$y=e^{\sin(x^{2})}.$

इसे तीन कार्यों के सम्मिश्र के रूप में विघटित किया जा सकता है:

${\begin{aligned}y&=f(u)=e^{u},\\[6pt]u&=g(v)=\sin v=\sin(x^{2}),\\[6pt]v&=h(x)=x^{2}.\end{aligned}}$

उनके डेरिवेटिव हैं:

${\begin{aligned}{\frac {dy}{du}}&=f'(u)=e^{u}=e^{\sin(x^{2})},\\[6pt]{\frac {du}{dv}}&=g'(v)=\cos v=\cos(x^{2}),\\[6pt]{\frac {dv}{dx}}&=h'(x)=2x.\end{aligned}}$

श्रृंखला नियम बताता है कि बिंदु (x = a) पर उनके संमिश्र का व्युत्पन्न है:

${\begin{aligned}(f\circ g\circ h)'(a)&=f'((g\circ h)(a))\cdot (g\circ h)'(a)\\[10pt]&=f'((g\circ h)(a))\cdot g'(h(a))\cdot h'(a)=(f'\circ g\circ h)(a)\cdot (g'\circ h)(a)\cdot h'(a).\end{aligned}}$

लाइबनिज के संकेतन में, यह है:

${\frac {dy}{dx}}=\left.{\frac {dy}{du}}\right|_{u=g(h(a))}\cdot \left.{\frac {du}{dv}}\right|_{v=h(a)}\cdot \left.{\frac {dv}{dx}}\right|_{x=a},$

या संक्षेप में,

${\frac {dy}{dx}}={\frac {dy}{du}}\cdot {\frac {du}{dv}}\cdot {\frac {dv}{dx}}.$

व्युत्पन्न फलन इसलिए है:

${\frac {dy}{dx}}=e^{\sin(x^{2})}\cdot \cos(x^{2})\cdot 2x.$

इस अवकलज की गणना करने का दूसरा तरीका संयुक्त फलन f ∘ g ∘ h को f ∘ g और h के सम्मिश्र के रूप में देखना है। श्रृंखला नियम को इस तरीके से लागू करने से प्राप्त होगा:

$(f\circ g\circ h)'(a)=(f\circ g)'(h(a))\cdot h'(a)=f'(g(h(a)))\cdot g'(h(a))\cdot h'(a).$

यह वही है जो ऊपर गणना की गई थी। इसकी अपेक्षा की जानी चाहिए क्योंकि (f ∘ g) ∘ h = f ∘ (g ∘ h).

कभी-कभी, फॉर्म की मनमाने ढंग से लंबी संरचना को अलग करना आवश्यक होता है $f_{1}\circ f_{2}\circ \cdots \circ f_{n-1}\circ f_{n}\!$. इस मामले में, परिभाषित करें

$f_{a\,.\,.\,b}=f_{a}\circ f_{a+1}\circ \cdots \circ f_{b-1}\circ f_{b}$

जहां पे $f_{a\,.\,.\,a}=f_{a}$ तथा $f_{a\,.\,.\,b}(x)=x$ जब $b<a$. तब श्रृंखला नियम रूप लेता है

$Df_{1\,.\,.\,n}=(Df_{1}\circ f_{2\,.\,.\,n})(Df_{2}\circ f_{3\,.\,.\,n})\cdots (Df_{n-1}\circ f_{n\,.\,.\,n})Df_{n}=\prod _{k=1}^{n}\left[Df_{k}\circ f_{(k+1)\,.\,.\,n}\right]$

या, लैग्रेंज संकेतन में,

$f_{1\,.\,.\,n}'(x)=f_{1}'\left(f_{2\,.\,.\,n}(x)\right)\;f_{2}'\left(f_{3\,.\,.\,n}(x)\right)\cdots f_{n-1}'\left(f_{n\,.\,.\,n}(x)\right)\;f_{n}'(x)=\prod _{k=1}^{n}f_{k}'\left(f_{(k+1\,.\,.\,n)}(x)\right)$

भागफल नियम

See also: Quotient rule

कुछ प्रसिद्ध विभेदन नियमों को प्राप्त करने के लिए श्रृंखला नियम का उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, भागफल नियम श्रृंखला नियम और उत्पाद नियम का परिणाम है। इसे देखने के लिए फंक्शन लिखें f(x)/g(x) उत्पाद के रूप में f(x) · 1/g(x). पहले उत्पाद नियम लागू करें:

${\begin{aligned}{\frac {d}{dx}}\left({\frac {f(x)}{g(x)}}\right)&={\frac {d}{dx}}\left(f(x)\cdot {\frac {1}{g(x)}}\right)\\&=f'(x)\cdot {\frac {1}{g(x)}}+f(x)\cdot {\frac {d}{dx}}\left({\frac {1}{g(x)}}\right).\end{aligned}}$

के व्युत्पन्न की गणना करने के लिए 1/g(x), ध्यान दें कि यह का सम्मिश्रण है g पारस्परिक फलन के साथ, वह फलन जो भेजता है x प्रति 1/x. पारस्परिक फलन का व्युत्पन्न है $-1/x^{2}\!$. श्रृंखला नियम लागू करने से, अंतिम व्यंजक बन जाता है:

$f'(x)\cdot {\frac {1}{g(x)}}+f(x)\cdot \left(-{\frac {1}{g(x)^{2}}}\cdot g'(x)\right)={\frac {f'(x)g(x)-f(x)g'(x)}{g(x)^{2}}},$

जो भागफल नियम का सामान्य सूत्र है।

व्युत्क्रम कार्यों के डेरिवेटिव्स

Main article: Inverse functions and differentiation

मान लो कि y = g(x) एक उलटा फलन है। इसके प्रतिलोम फलन को कॉल करें f ताकि हमारे पास हो x = f(y). के व्युत्पन्न के लिए एक सूत्र है f के व्युत्पन्न के संदर्भ में g. इसे देखने के लिए ध्यान दें कि f तथा g सूत्र को संतुष्ट करें

$f(g(x))=x.$

और क्योंकि फलन $f(g(x))$ तथा x समान हैं, उनके डेरिवेटिव समान होने चाहिए। का व्युत्पन्न x मान 1 के साथ स्थिर फलन है, और का व्युत्पन्न है $f(g(x))$ श्रृंखला नियम द्वारा निर्धारित किया जाता है। इसलिए, हमारे पास यह है:

$f'(g(x))g'(x)=1.$

ज़ाहिर करना f' एक स्वतंत्र चर के एक समारोह के रूप में y, हम स्थानापन्न करते हैं $f(y)$ के लिये x जहाँ भी दिखाई दे। तब हम के लिए हल कर सकते हैं f'.

${\begin{aligned}f'(g(f(y)))g'(f(y))&=1\\[5pt]f'(y)g'(f(y))&=1\\[5pt]f'(y)={\frac {1}{g'(f(y))}}.\end{aligned}}$

उदाहरण के लिए, कार्य पर विचार करें g(x) = e^x. इसका उलटा है f(y) = ln y. इसलिये g′(x) = e^xउपरोक्त सूत्र यह कहता है

${\frac {d}{dy}}\ln y={\frac {1}{e^{\ln y}}}={\frac {1}{y}}.$

यह सूत्र सत्य है जब भी g अवकलनीय है और इसका विलोम है f विभेदनीय भी है। यह सूत्र तब विफल हो सकता है जब इनमें से कोई एक स्थिति सत्य न हो। उदाहरण के लिए विचार करें g(x) = x³. इसका उलटा है f(y) = y^1/3, जो शून्य पर अवकलनीय नहीं है। यदि हम व्युत्पन्न की गणना करने के लिए उपरोक्त सूत्र का उपयोग करने का प्रयास करते हैं f शून्य पर, तो हमें मूल्यांकन करना चाहिए 1/g′(f(0)). तब से f(0) = 0 तथा g′(0) = 0, हमें 1/0 का मूल्यांकन करना चाहिए, जो अपरिभाषित है। इसलिए, इस मामले में सूत्र विफल रहता है। यह आश्चर्य की बात नहीं है क्योंकि f शून्य पर अवकलनीय नहीं है।

उच्च डेरिवेटिव

फा डी ब्रूनो का सूत्र श्रृंखला नियम को उच्च डेरिवेटिव के लिए सामान्यीकृत करता है। ऐसा मानते हुए y = f(u) तथा u = g(x), तो पहले कुछ डेरिवेटिव हैं:

सबूत

पहला प्रमाण

श्रृंखला नियम का एक प्रमाण समग्र फलन के व्युत्पन्न को परिभाषित करने से शुरू होता है f ∘ g, जहां हम अंतर भागफल के एक फलन की सीमा लेते हैं f ∘ g जैसा x दृष्टिकोण a:

$(f\circ g)'(a)=\lim _{x\to a}{\frac {f(g(x))-f(g(a))}{x-a}}.$

फिलहाल मान लें कि $g(x)\!$ बराबर नही हैं $g(a)$ किसी के लिए x पास a. फिर पिछली अभिव्यक्ति दो कारकों के उत्पाद के बराबर है:

$\lim _{x\to a}{\frac {f(g(x))-f(g(a))}{g(x)-g(a)}}\cdot {\frac {g(x)-g(a)}{x-a}}.$

यदि $g$ निकट दोलन करता है a, तो हो सकता है कि कोई कितना भी करीब क्यों न आ जाए a, हमेशा एक और भी करीब होता है x ऐसा है कि g(x) = g(a). उदाहरण के लिए, यह निकट होता है a = 0 निरंतर फलन के लिए g द्वारा परिभाषित g(x) = 0 के लिये x = 0 तथा g(x) = x² sin(1/x) अन्यथा। जब भी ऐसा होता है, उपरोक्त व्यंजक अपरिभाषित होता है क्योंकि इसमें शून्य से भाग करना शामिल होता है। इसे हल करने के लिए, एक कार्य पेश करें $Q$ निम्नलिखित नुसार:

$Q(y)={\begin{cases}\displaystyle {\frac {f(y)-f(g(a))}{y-g(a)}},&y\neq g(a),\\f'(g(a)),&y=g(a).\end{cases}}$

हम दिखाएंगे कि अंतर भागफल के लिए f ∘ g हमेशा के बराबर होता है:

$Q(g(x))\cdot {\frac {g(x)-g(a)}{x-a}}.$

जब भी g(x) के बराबर नहीं है g(a), यह स्पष्ट है क्योंकि के कारक g(x) − g(a) रद्द करना। कब g(x) बराबरी g(a), तो अंतर भागफल के लिए f ∘ g शून्य है क्योंकि f(g(x)) बराबरी f(g(a)), और उपरोक्त उत्पाद शून्य है क्योंकि यह बराबर है f′(g(a)) बार शून्य। तो उपरोक्त उत्पाद हमेशा अंतर भागफल के बराबर होता है, और यह दिखाने के लिए कि का व्युत्पन्न f ∘ g पर a मौजूद है और इसके मूल्य को निर्धारित करने के लिए, हमें केवल यह दिखाना होगा कि सीमा के रूप में x जाता है a उपरोक्त उत्पाद मौजूद हैं और इसका मूल्य निर्धारित करते हैं।

ऐसा करने के लिए, याद रखें कि किसी उत्पाद की सीमा मौजूद है यदि उसके कारकों की सीमाएं मौजूद हैं। जब ऐसा होता है, तो इन दो कारकों के उत्पाद की सीमा कारकों की सीमाओं के उत्पाद के बराबर होगी। दो कारक हैं Q(g(x)) तथा (g(x) − g(a)) / (x − a). उत्तरार्द्ध के लिए अंतर भागफल है g पर a, और क्योंकि g पर भिन्न है a धारणा से, इसकी सीमा के रूप में x आदत है a मौजूद है और बराबर है g′(a).

से संबंधित Q(g(x)), नोटिस जो Q कहीं भी परिभाषित किया गया हैfहै। आगे,fपर भिन्न है g(a) धारणा से, इसलिए Q निरंतर है g(a), व्युत्पन्न की परिभाषा के द्वारा। कार्यक्रम g निरंतर है a क्योंकि यह पर अवकलनीय है a, और इसीलिए Q ∘ g निरंतर है a. तो इसकी सीमा के रूप मेंxजाता हैaमौजूद है और बराबर है Q(g(a)), जो है f′(g(a)).

इससे पता चलता है कि दोनों कारकों की सीमाएं मौजूद हैं और वे बराबर हैं f′(g(a)) तथा g′(a), क्रमश। इसलिए, का व्युत्पन्न f ∘ g a पर मौजूद है और बराबर है f′(g(a))g′(a).

दूसरा प्रमाण

श्रृंखला नियम को सिद्ध करने का एक अन्य तरीका व्युत्पन्न द्वारा निर्धारित रैखिक सन्निकटन में त्रुटि को मापना है। इस प्रमाण का यह लाभ है कि यह कई चरों का सामान्यीकरण करता है। यह एक बिंदु पर अवकलनीयता की निम्नलिखित समतुल्य परिभाषा पर निर्भर करता है: एक कार्य g एक पर अवकलनीय है यदि वास्तविक संख्या g′(a) मौजूद है और एक कार्य ε(h) जो शून्य की ओर जाता है क्योंकि h शून्य की ओर जाता है, और इसके अलावा

$g(a+h)-g(a)=g'(a)h+\varepsilon (h)h.$

यहाँ बाईं ओर a और at पर g के मान के बीच सही अंतर का प्रतिनिधित्व करता है a + h, जबकि दाहिनी ओर डेरिवेटिव और एक त्रुटि शब्द द्वारा निर्धारित सन्निकटन का प्रतिनिधित्व करता है।

श्रृंखला नियम की स्थिति में, ऐसा फलन ε अस्तित्व में है क्योंकि g को a पर अवकलनीय माना जाता है। पुन: पूर्वधारणा के अनुसार, g(a) पर f के लिए एक समान फलन भी विद्यमान होता है। इस कार्य को कॉल करने पर, हमारे पास है

$f(g(a)+k)-f(g(a))=f'(g(a))k+\eta (k)k.$

उपरोक्त परिभाषा η (0) पर कोई बाधा नहीं डालती है, भले ही यह माना जाता है कि η (के) शून्य हो जाता है क्योंकि के शून्य हो जाता है। यदि हम सेट करते हैं η(0) = 0, तो η 0 पर सतत है।

प्रमेय को साबित करने के लिए अंतर का अध्ययन करना आवश्यक है f(g(a + h)) − f(g(a)) जैसे h शून्य हो जाता है। स्थानापन्न करने के लिए पहला कदम है g(a + h) a पर g की अवकलनीयता की परिभाषा का उपयोग करते हुए:

$f(g(a+h))-f(g(a))=f(g(a)+g'(a)h+\varepsilon (h)h)-f(g(a)).$

अगला चरण g(a) पर f की अवकलनीयता की परिभाषा का उपयोग करना है। इसके लिए फॉर्म की अवधि की आवश्यकता है f(g(a) + k) कुछ कश्मीर के लिए उपरोक्त समीकरण में, सही k h के साथ बदलता रहता है। समूह k_h = g′(a) h + ε(h) h और दाहिनी ओर बन जाता है f(g(a) + k_h) − f(g(a)). व्युत्पन्न की परिभाषा को लागू करना:

$f(g(a)+k_{h})-f(g(a))=f'(g(a))k_{h}+\eta (k_{h})k_{h}.$

इस व्यंजक के व्यवहार का अध्ययन करने के लिए जब h शून्य की ओर जाता है, k का विस्तार करें_h. शर्तों को पुनर्समूहित करने के बाद, दाहिनी ओर बन जाता है:

$f'(g(a))g'(a)h+[f'(g(a))\varepsilon (h)+\eta (k_{h})g'(a)+\eta (k_{h})\varepsilon (h)]h.$

क्योंकि (h) और η(k .)_h) शून्य की ओर जाता है क्योंकि h शून्य की ओर जाता है, पहले दो ब्रैकेटेड शब्द शून्य की ओर जाते हैं जैसे h शून्य की ओर जाता है। सीमाओं के गुणनफल पर उसी प्रमेय को लागू करने पर जैसा कि पहले प्रमाण में है, तीसरे कोष्ठक वाले पद में भी शून्य की प्रवृत्ति होती है। क्योंकि उपरोक्त अभिव्यक्ति अंतर के बराबर है f(g(a + h)) − f(g(a)), व्युत्पन्न की परिभाषा के द्वारा f ∘ g पर अवकलनीय है और इसका व्युत्पन्न है f′(g(a)) g′(a). पहले प्रमाण में Q की भूमिका इस प्रमाण में द्वारा निभाई जाती है। वे समीकरण से संबंधित हैं:

$Q(y)=f'(g(a))+\eta (y-g(a)).$

जी (ए) पर क्यू को परिभाषित करने की आवश्यकता शून्य पर η को परिभाषित करने की आवश्यकता के अनुरूप है।

तीसरा प्रमाण

कॉन्स्टेंटिन कैराथोडोरी की एक कार्य की भिन्नता की वैकल्पिक परिभाषा का उपयोग श्रृंखला नियम का एक सुंदर प्रमाण देने के लिए किया जा सकता है। इस परिभाषा के तहत, एक समारोह f एक बिंदु पर अवकलनीय है a यदि और केवल यदि कोई कार्य है q, पर निरंतर a और ऐसा है f(x) − f(a) = q(x)(x − a). ऐसा अधिकतम एक फलन है, और यदि f पर भिन्न है a फिर f ′(a) = q(a). श्रृंखला नियम की मान्यताओं और इस तथ्य को देखते हुए कि अवकलनीय फलन और निरंतर कार्यों की संरचना निरंतर है, हमारे पास यह है कि फलन मौजूद हैं q, पर निरंतर g(a), तथा r, पर निरंतर a, और ऐसा कि,

$f(g(x))-f(g(a))=q(g(x))(g(x)-g(a))$

तथा

$g(x)-g(a)=r(x)(x-a).$

इसलिए,

$f(g(x))-f(g(a))=q(g(x))r(x)(x-a),$

लेकिन द्वारा दिया गया फलन h(x) = q(g(x))r(x) निरंतर है a, और हम प्राप्त करते हैं, इसके लिए a

$(f(g(a)))'=q(g(a))r(a)=f'(g(a))g'(a).$

एक समान दृष्टिकोण कई चरों के निरंतर भिन्न (वेक्टर-) कार्यों के लिए काम करता है। फैक्टरिंग की यह विधि भिन्नता के मजबूत रूपों के लिए एक एकीकृत दृष्टिकोण की भी अनुमति देती है, जब व्युत्पन्न लिप्सचिट्ज़ निरंतरता, होल्डर स्थिति|होल्डर निरंतर, आदि होना आवश्यक है। भेदभाव को स्वयं बहुपद शेष प्रमेय के रूप में देखा जा सकता है (छोटा एटिएन बेज़ाउट|बेज़ाउट प्रमेय, या कारक प्रमेय), कार्यों के उपयुक्त वर्ग के लिए सामान्यीकृत।

अत्यल्प मात्राओं के माध्यम से प्रमाण

See also: Non-standard calculus

यदि $y=f(x)$ तथा $x=g(t)$ फिर अनंत को चुनना $\Delta t\not =0$ हम इसी की गणना करते हैं $\Delta x=g(t+\Delta t)-g(t)$ और फिर संबंधित $\Delta y=f(x+\Delta x)-f(x)$, ताकि

${\frac {\Delta y}{\Delta t}}={\frac {\Delta y}{\Delta x}}{\frac {\Delta x}{\Delta t}}$

और हमारे द्वारा प्राप्त मानक भाग को लागू करना

${\frac {dy}{dt}}={\frac {dy}{dx}}{\frac {dx}{dt}}$

जो चेन नियम है।

बहुविकल्पीय मामला

बहु-चर कार्यों के लिए श्रृंखला नियम का सामान्यीकरण बल्कि तकनीकी है। हालांकि, फॉर्म के कार्यों के मामले में लिखना आसान है

$f(g_{1}(x),\dots ,g_{k}(x)).$

चूंकि यह मामला अक्सर एक चर के कार्यों के अध्ययन में होता है, इसलिए इसे अलग से वर्णन करना उचित है।

का मामला f(g₁(x), ... , g_k(x))

फॉर्म के फंक्शन के लिए चेन रूल लिखने के लिए

f(g₁(x), ... , g_k(x)),

के आंशिक डेरिवेटिव की जरूरत है f इसके संबंध में k तर्क। आंशिक डेरिवेटिव के लिए सामान्य अंकन में कार्य के तर्कों के लिए नाम शामिल होते हैं। चूंकि उपरोक्त सूत्र में इन तर्कों का नाम नहीं दिया गया है, इसलिए इसे निरूपित करना सरल और स्पष्ट है

$D_{i}f$ का आंशिक व्युत्पन्न f इसके संबंध में iवें तर्क, और द्वारा

$D_{i}f(z)$

इस व्युत्पन्न का मूल्य पर z.

इस अंकन के साथ, श्रृंखला नियम है

${\frac {d}{dx}}f(g_{1}(x),\dots ,g_{k}(x))=\sum _{i=1}^{k}\left({\frac {d}{dx}}{g_{i}}(x)\right)D_{i}f(g_{1}(x),\dots ,g_{k}(x)).$

उदाहरण: अंकगणितीय संक्रियाएँ

यदि समारोह f अतिरिक्त है, अर्थात्, यदि

$f(u,v)=u+v,$

फिर ${\textstyle D_{1}f={\frac {\partial f}{\partial u}}=1}$ तथा ${\textstyle D_{2}f={\frac {\partial f}{\partial v}}=1}$. इस प्रकार, श्रृंखला नियम देता है

${\frac {d}{dx}}(g(x)+h(x))=\left({\frac {d}{dx}}g(x)\right)D_{1}f+\left({\frac {d}{dx}}h(x)\right)D_{2}f={\frac {d}{dx}}g(x)+{\frac {d}{dx}}h(x).$

गुणन के लिए

$f(u,v)=uv,$

आंशिक हैं $D_{1}f=v$ तथा $D_{2}f=u$. इस प्रकार,

${\frac {d}{dx}}(g(x)h(x))=h(x){\frac {d}{dx}}g(x)+g(x){\frac {d}{dx}}h(x).$

घातांक का मामला

$f(u,v)=u^{v}$

थोड़ा और जटिल है, जैसे

$D_{1}f=vu^{v-1},$

और जैसे $u^{v}=e^{v\ln u},$

$D_{2}f=u^{v}\ln u.$

यह इस प्रकार है कि

${\frac {d}{dx}}\left(g(x)^{h(x)}\right)=h(x)g(x)^{h(x)-1}{\frac {d}{dx}}g(x)+g(x)^{h(x)}\ln g(x){\frac {d}{dx}}h(x).$

सामान्य नियम

सामान्य स्थिति में श्रृंखला नियम लिखने का सबसे सरल तरीका कुल व्युत्पन्न # कुल व्युत्पन्न का उपयोग एक रैखिक मानचित्र के रूप में करना है, जो एक रैखिक परिवर्तन है जो सभी दिशात्मक डेरिवेटिव को एक सूत्र में कैप्चर करता है। अलग-अलग कार्यों पर विचार करें f : R^m → R^k तथा g : Rⁿ → R^m, और एक बिंदु a में Rⁿ. होने देना D_a g के कुल व्युत्पन्न को निरूपित करें g पर a तथा D_g(a) f के कुल व्युत्पन्न को निरूपित करें f पर g(a). ये दो व्युत्पन्न रैखिक परिवर्तन हैं Rⁿ → R^m तथा R^m → R^k, क्रमशः, इसलिए उनकी रचना की जा सकती है। कुल डेरिवेटिव के लिए श्रृंखला नियम यह है कि उनका सम्मिश्र का कुल डेरिवेटिव है f ∘ g पर a:

$D_{\mathbf {a} }(f\circ g)=D_{g(\mathbf {a} )}f\circ D_{\mathbf {a} }g,$

या संक्षेप में,

$D(f\circ g)=Df\circ Dg.$

ऊपर दिए गए दूसरे प्रमाण के समान तकनीक का उपयोग करके उच्च-आयामी श्रृंखला नियम को सिद्ध किया जा सकता है। यह मामला और पिछला मामला बनच के कई गुना एक साथ सामान्यीकरण को स्वीकार करता है।

विभेदक बीजगणित में, व्युत्पन्न की व्याख्या काहलर अवकलन के मॉड्यूल के आकारिकी के रूप में की जाती है। विनिमेय वलयों का एक वलय समरूपता f : R → S काहलर विभेदकों के आकारिकी को निर्धारित करता है Df : Ω_R → Ω_S जो डी (एफ (आर)) को एक तत्व डॉ भेजता है, एफ (आर) के बाहरी अंतर। सूत्र D(f ∘ g) = Df ∘ Dg इस संदर्भ में भी रखता है।

इन उदाहरणों की सामान्य विशेषता यह है कि वे इस विचार की अभिव्यक्ति हैं कि व्युत्पन्न एक फ़ैक्टर का हिस्सा है। एक फ़ैक्टर रिक्त स्थान पर एक ऑपरेशन है और उनके बीच फलन करता है। यह प्रत्येक स्थान को एक नई जगह से जोड़ता है और प्रत्येक कार्य को दो रिक्त स्थान के बीच संबंधित नई जगहों के बीच एक नया कार्य जोड़ता है। उपरोक्त प्रत्येक मामले में, ऑपरेटर प्रत्येक स्थान को उसके स्पर्शरेखा बंडल में भेजता है और यह प्रत्येक कार्य को उसके डेरिवेटिव में भेजता है। उदाहरण के लिए, कई गुना मामले में, व्युत्पन्न सी भेजता है^r-C से कई गुना^r−1-कई गुना (इसकी स्पर्शरेखा बंडल) और एक सी^r-इसके कुल डेरिवेटिव के लिए फलन करता है। इसके लिए एक फ़ंक्टर होने की एक आवश्यकता है, अर्थात् एक सम्मिश्र का व्युत्पन्न डेरिवेटिव का सम्मिश्र होना चाहिए। ठीक यही सूत्र है D(f ∘ g) = Df ∘ Dg.

स्टोकेस्टिक कलन में चेन रूल्स भी होते हैं। इनमें से एक, इटो लेम्मा, एक इटो प्रक्रिया (या अधिक आम तौर पर एक सेमीमार्टिंगलेस) डीएक्स के सम्मिश्रण को व्यक्त करता है_t दो बार अवकलनीय फलन के साथ f. Itō's lemma में, समग्र फलन का अवकलज न केवल dX . पर निर्भर करता है_t और f का व्युत्पन्न लेकिन f के दूसरे व्युत्पन्न पर भी। दूसरे व्युत्पन्न पर निर्भरता स्टोकेस्टिक प्रक्रिया के गैर-शून्य द्विघात भिन्नता का परिणाम है, जिसका मोटे तौर पर मतलब है कि प्रक्रिया बहुत मोटे तरीके से ऊपर और नीचे जा सकती है। श्रृंखला नियम का यह प्रकार एक फ़ैक्टर का उदाहरण नहीं है क्योंकि दो कार्यों की रचना अलग-अलग प्रकार की होती है।

यह भी देखें

• Automatic differentiation - एक कम्प्यूटेशनल विधि जो सटीक संख्यात्मक डेरिवेटिव की गणना करने के लिए श्रृंखला नियम का भारी उपयोग करती है।
• Differentiation rules – Rules for computing derivatives of functions
• Integration by substitution
• Leibniz integral rule
• Product rule
• Quotient rule
• Triple product rule

बाहरी संबंध

• "Leibniz rule", Encyclopedia of Mathematics, EMS Press, 2001 [1994]
• Weisstein, Eric W. "Chain Rule". MathWorld.