
- •Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова
- •Оглавление
- •Дифференциальное исчисление
- •Свойства:
- •Самостоятельная работа Продифференцировать данные функции:
- •2. Специальные приемы дифференцирования
- •2.1. Логарифмическое дифференцирование
- •2.2. Дифференцирование функций, заданных неявно
- •2.3. Дифференцирование функций, заданных параметрически
- •Производные высших порядков
- •Дифференциал функции
- •Геометрический и физический смысл производной
- •Правило Лопиталя
- •Найти пределы следующих функций:
- •Самостоятельная работа
- •Примерный вариант контрольной работы
- •8. Возрастание и убывание функций
- •9. Максимум и минимум функции
- •10. Наибольшее и наименьшее значение функции
- •11. Решение задач на максимум и минимум
- •12. Направление выпуклости кривой. Точки перегиба
- •13. Асимптоты кривой
- •14. Исследование функции и построение графиков
- •15. Варианты типового расчета
2.2. Дифференцирование функций, заданных неявно
Пусть
функция
задана уравнением
,
не разрешенным относительно
,
то есть функция
есть неявная функция от
.
Чтобы
найти производную от неявной функции
аргумента
,
дифференцируем по
обе части этого равенства, считая
функцией
.
В результате получим уравнение, линейное
относительно искомой производной. Решая
его, получим
,
которая, как правило, будет зависеть от
и
,
т.е.
.
Найти
производную
:
1.
.
2.
.
3.
.
4.
.
5.
.
6.
.
7.
.
8.
.
9.
.
10.
.
2.3. Дифференцирование функций, заданных параметрически
Если
функциональная зависимость между
переменными
и
задана параметрически:
то производная от
по
равна:
,
а от
по
:
.
Найти
производную
:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Производные высших порядков
Производной n-го порядка называется производная от производной (n-1)-го порядка.
Пример
1. Найти
производные до n-го
порядка включительно от функции
.
Решение:
,
,
,
и т. д.
Очевидно,
что производная n-го
порядка
.
Вторая
производная от неявной функции
находится дифференцированием функции
по переменной
,
учитывая при этом, что
есть функция от
.
Пример
2. Найти
для неявной функции
.
Решение:
Дифференцируем
правую и левую часть по
:
.
Разрешая
относительно производной, получим:
.
Дифференцируем
еще один раз по
:
.
Подставляя
в последнее выражение значение
,
получим
.
Вторая
производная от функции
по
,
заданной параметрически,
равна
.
Третья
производная
и т.д.
Пример
3. Найти
для функции
.
Решение:
Найдем первую производную:
.
Вторую производную находим по формуле:
.
Производная n-го порядка от произведения двух функций удобнее находить по формуле Лейбница.
,
где
- биномиальные коэффициенты,
,
.
Пример
4. Найти
для функции
.
Решение:
Положим
,
.
Тогда
,
,
,
.
По формуле Лейбница все слагаемые, кроме
трех последних, равны нулю, поэтому
получаем:
.
Для данных функций найти производные указанного порядка:
1.
,
-?
2.
,
- ?
3.
,
-?
4.
,
-?
5.
,
-?
6.
,
-?
7.
,
-?
8.
,
- ? Ответ:
,
9.
,
- ? Ответ:
.
Если
,
то
.
Если
,
то
.
10.
,
-? Ответ:
.
11.
,
- ? Ответ:
.
12.
,
-? Ответ:
.
13.
,
-? Ответ:
.
14.
,
-? Ответ:
.
15.
?
-? Ответ:
.
16.
,
-? Ответ:
.
17.
,
-? Ответ:
.
18.
-? Ответ:
.
19.
-? Ответ:
.
20.
- ? Ответ:
.
21.
- ? Ответ:
.
22.
- ? Ответ:
.
23.
-? Ответ:
.
24.
-? Ответ:
.
25.
,
-? Ответ:
.
26.
,
-?
Ответ:
.
27.
,
- ? Ответ:
28.
,
- ? Ответ:
.
29.
,
- ?
Ответ:
.
30.
,
-?
Ответ:
.
31.
,
-?
Ответ:
.
32.
,
- ? Ответ:
.
33.
,
-? Ответ:
.
34.
,
-?
Ответ:
,
где
.
35.
,
-? Ответ:
.
36.
,
-? Ответ:
.
37.
,
-? Ответ:
.
38.
,
-?
Ответ:
,
где
,
.
39.
,
-?
Указание:
Преобразовать выражение к виду:
.
По формуле п. 36
и
.
.
40.
,
- ? Ответ:
.
Указание:
в формуле п. 38 положить
.
42.
,
-? Ответ:
.
Указание:
в формуле п. 38 положить
.
41.
,
-? Ответ:
.
Указание:
Находим первую производную
.
По формуле п. 36
.
43.
,
-?
Указание:
Записать функцию в виде
и, применяя формулу Лейбница,
продифференцироватьn
раз. При
будем иметь
.
Откуда при
получим
или
.
Полученная рекуррентная формула
позволяет определить
-
ую производную в точке
.
Значения
находятся непосредственно
,
.
,
.
44.
,
-? Ответ:
.
45.
.