
- •Введение
- •Раздел 1. ЛИНЕЙНАЯ И ВЕКТОРНАЯ АЛГЕБРА
- •1.1. ЛИНЕЙНАЯ АЛГЕБРА
- •§1. Матрицы и действия с ними
- •§2. Определители
- •§3. Обратная матрица
- •§4. Крамеровские системы линейных уравнений. Метод Крамера
- •§5. Крамеровские системы линейных уравнений. Матричный метод решения систем линейных уравнений
- •§6. Ранг матрицы
- •§7. Системы линейных уравнений: общий случай
- •§8. Метод Гаусса
- •§9. Однородные системы
- •1.2. ВЕКТОРНАЯ АЛГЕБРА
- •§12. Базис и координаты
- •§13. Орт и направляющие косинусы
- •§15. Векторное произведение векторов
- •§16. Смешанное произведение векторов
- •§17. Основные понятия
- •§18. Полярная система координат
- •§19. Прямая на плоскости
- •§20. Кривые второго порядка. Эллипс
- •§21. Гипербола
- •§22. Парабола
- •§23. Плоскость
- •§24. Прямая в пространстве
- •§25. Поверхности второго порядка
- •Раздел 3. ВВЕДЕНИЕ В МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
- •3.2. ТЕОРИЯ ПРЕДЕЛОВ
- •§ 29. Предел функции
- •§ 30. Основные свойства пределов функции
- •§ 31. Замечательные пределы
- •3.3. НЕПРЕРЫВНОСТЬ ФУНКЦИИ
- •§ 32. Непрерывность функции в точке
- •§ 33. Точки разрыва графика функции и их классификация
- •§ 34. Определение производной функции
- •§ 35. Производные некоторых элементарных функций
- •§ 36. Основные правила дифференцирования
- •§ 39. Дифференциал функции
- •§ 40. Производные и дифференциалы высших порядков
- •§ 41. Правило Лопиталя
- •§ 43. Нахождение наибольшего и наименьшего значений функции на отрезке
- •§ 44. Схема исследования функции и построения графика
- •§ 45. Формула Тейлора
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Библиографический список

и покажем, что F(x) удовлетворяет теореме Ролля. Очевидно, что F(x) непрерывна на отрезке [a, b], дифференцируема на (a, b) и
F'(x) = f'(x) – f (b) f (a) (x).(b) (a)
На концах отрезка [a, b] функция F(x) принимает равные значе-
ния: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
F(a) = f (a); F(b) = f (a). |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ледовательно, по теореме Ролля найдется точка x0 (a, b) та- |
|||||||||
кая, что F' (x0) = 0: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x0) – |
f (b) f (a) |
|
|
) |
= 0. |
||
|
|
|
|
||||||
F'(x0) = f |
|
|
(x |
||||||
и |
|
(b) (a) |
|
0 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Отсюда получаем, что |
f (b) f (a) = |
f (x0) . |
|
||||||
|
|
|
(b) (a) |
(x0) |
|
||||
Посмотрите видео 7. |
|
|
|
|
|
|
|
||
4.2. ДИФФЕРЕНЦИ Л ФУНКЦИИ, ЕГО СВОЙСТВА |
|||||||||
бА |
|||||||||
И ПРИЛОЖЕНИЯ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
§ 39. Дифференциал функцииД
Пусть функция в точке x0 имеет производную. По определению,
f (x 0) lim |
|
y |
, поэтому по свойствам предела |
|
y |
= f(x0) + (x), |
||||
|
|
|
|
|||||||
x 0 |
|
x |
|
|
|
|
x |
|
||
где – бесконечно малая при x 0. Отсюда |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
И |
||||||
|
|
|
y = f (x0) x + x. |
|
|
|
|
|||
Второе слагаемое в равенстве x является бесконечно малой |
||||||||||
высшего порядка по сравнению с x: lim |
x |
= lim (x) |
= 0, |
|||||||
|
x |
|
||||||||
|
|
|
x 0 |
|
|
x 0 |
|
|||
поэтому y |
и f (x0) x – эквивалентные |
бесконечно малые |
[при |
187
f (x0) 0].
Таким образом, приращение функции y состоит из двух сла-
гаемых, из которых первое |
f (x0) |
x является главной частью при- |
||||||||||
ращения y, линейной относительно x [при f (x0) |
|
0]. |
|
|||||||||
Дифференциалом функции f (x) в точке x0 |
называется главная |
|||||||||||
линейная часть приращения функции и обозначается dy или d f (x0) |
||||||||||||
(прил. 31). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ледовательно, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
d f (x0) = f (x0) x. |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пр мер |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
д фференциал функции dy и приращение функции |
y |
|||||||||||
для функц y = x 2 |
при: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1) про звольных x и x; |
|
2) при x0 = 20; |
x = 0,1. |
2 |
||||||||
|
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
|
Найти |
|
|
+ 2x x + ( x) |
|
– x = 2x x + ( x) ; |
|||||||
Решен е. 1) y = (x |
+ x) – x |
= x |
|
|
||||||||
|
|
|
|
dy = 2x x; |
|
|
|
|
|
|||
2) если x0 = 20; x = 0,1, то |
y = 40 0,1 + (0,1)2 = 4,01; |
|
||||||||||
|
|
|
d y = 40 0,1= 4. |
|
|
|
|
|
||||
бА |
|
|
|
|||||||||
Запишем равенство y = |
f |
(x0) x + x |
в виде |
|
||||||||
|
|
|
y = dy + x. |
|
|
|
|
|
||||
Приращение y отличаетсяДот дифференциала dy на бесконечно |
||||||||||||
малую высшего порядка по сравнению с x, поэтому в приближен- |
||||||||||||
ных вычислениях пользуются приближенным равенством |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
И |
y dy;
y f (x0) x,
если x достаточно мало.
188

|
|
Учитывая, что y = f (x0 + |
x) – f (x0), получаем формулу для |
|||||||||||||||||
приближенных вычислений |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
С |
|
f(x0 + x) |
|
|
|
f(x0) + dy. |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Или |
f (x x0 ) f (x0 ) f (x0 ) x. |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
Пр мер |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
функцию |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
4,1. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
Выч сл ть пр бл женно |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Решен е. Рассмотр м |
|
|
f (x) = |
|
; x0 = 4; x = 0,1, тогда |
|||||||||||||||
|
|
x |
||||||||||||||||||
|
|
= f(x0 + x). Используя формулу приближенных вычислений, |
||||||||||||||||||
|
4,1 |
|||||||||||||||||||
получ м |
бА |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
= f(x0 + x) f(x0) + dy; |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
4,1 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
f(x0) = |
|
|
=2; |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
dy = f'(x0) x = |
|
|
1 |
|
|
|
|
0,1 = |
0,1 |
= 0,025. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
2 |
4 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|||||||||
|
|
Значит, |
|
|
|
|
Д |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
4,1 |
|
2,025. |
||||||||||||||
|
|
|
Геометрический смысл |
|
|
|
|
|
И |
|||||||||||
|
|
|
|
дифференциала df (x0) |
Проведем к графику функции y = f(x) касательную в точке M0 (x0, f (x0)), пусть – угол между касательной KM0 и осью Ox (рис. 99).
Тогда f ' (x0) = tg .
Из M0NP видим
PN = tg x = f'(x0) x = d f(x0).
189

|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M0 |
|
|
|
|
|
||||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
y = f(x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
K |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
x0 |
|
|
|
|
|
x0 x x |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|||||||||||
бА |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 99 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Но PN является приращением ординаты касательной при изме- |
|||||||||||||||||||||||||||
нении x от x0 |
до x0 + x. Следовательно, дифференциал функции f(x) в |
||||||||||||||||||||||||||
точке x0 равен приращению ординаты касательной. |
|||||||||||||||||||||||||||
Найдем |
дифференциал |
функции |
|
|
y= x. |
|
|
Так как (x)' = 1, то |
|||||||||||||||||||
dx = 1 x = x. Получили: дифференциал независимой переменной x |
|||||||||||||||||||||||||||
равен ее приращению, т. е. |
|
|
|
|
Д |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx = x. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Если x – произвольное число, то из равенства df (x) = f (x) x |
|||||||||||||||||||||||||||
получаем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
d f(x) = f (x) dx, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
откуда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f (x) = |
df (x) |
, или f |
|
|
(x) = |
dy |
. |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
dx |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом, производная для функции y = f(x) равна отношению ее дифференциала к дифференциалу аргумента.
190