
- •Преподаватель:
- •I. Предел и непрерывность функции
- •V Тема (по ИДЗ). Дифференциальное исчисление. Глава I. Введение в математический анализ.
- •Глава IV. Производная и дифференциал.
- •ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Производной функции
- •Геометрический смысл производной
- •фференцируемость функции в точке с геометрической точки ения означает, что к графику функции
- •Механический смысл производной.
- •ТЕОРЕМА 1 (необходимое и достаточное условие существо- вания производной).
- •Замечания.
- •§2. Основные формулы
- •Производные некоторых элементарных функций.
- •По определению и с помощью правил дифференцирования находят производные основных элементарных функций (так
- •Основные правила дифференцирования
- •Метод логарифмического дифференцирования.
- •Логарифмическое дифференцирование
- •Производная параметрически-заданной
- •Таблица производных
- •§3. Дифференциал функции
- •ТЕОРЕМА 1 (о связи дифференцируемости с существованием производной).
- •ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Функция
- •ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ СМЫСЛ ДИФФЕРЕНЦИАЛА
- •ПРИМЕРЫ.
- •2. Свойства дифференциалов
- •Рассмотрим
- •Сравним формулы (3) и (4):
- •§4. Производные и дифференциалы высших порядков
- •Если f (x) тоже дифференцируема на некотором множестве X3 X2, то ее производную
- •Производные
- •3)n-я производная произведения находится по
- •4.3. Производных высших порядков от функций, заданных параметрически.
- •4.4. Дифференциалы высших порядков
- •Продолжая далее этот процесс, определим
- •Замечания.
- •Глава V. Основные теоремы дифференциального исчисления
- •ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ СМЫСЛ теоремы Лагранжа.
- •Замечание. Формулу (2) можно переписать в виде
- •ТЕОРЕМА 3 (Коши).
- •§9. Использование производной при вычислении пределов
- •Замечания.

Производная параметрически-заданной
|
|
|
|
|||
функции |
x x(t) |
|||||
|
|
x x(t) |
|
|
y' |
|
|
|
|
|
' |
||
|
|
y y(t) |
yx |
t |
|
|
|
|
' |
||||
|
|
|
|
|
xt |
x ln7 t |
|
|
|
x't |
dx |
7ln6 t 1 |
|
yt' dy |
3t2 |
||||||||||
|
3 |
|
2 |
|
|
|
|||||||||||||
y t |
|
|
|
|
|
|
dt |
|
t |
|
|
|
|
dt |
|
|
|||
y'x |
dy |
|
y' |
3t2 |
|
|
3t3 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
1 |
7ln6 t |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
xt' |
6 |
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
7ln |
t |
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
x ln |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y'x |
|
3t |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
t |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7ln |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

6. [ y(U (x))]' = yu Ux
7. xy ( y) = 1 yx (x)
Производная сложной функции равна произведению производной
функции по промежуточному аргументу на производную
Производнаяпромежуточногообратнойаргументафункциипоесть величинаосновномуобратная производной исходной функции
8. y (x) = y(x) (ln y(x)) Правило логарифмического дифференцирования
9. U V |
' = V U V 1 U U V ln U V функцииПроизводная показательно-степенной |
||||||||||
|
|
Производная функции, заданной параметрически |
|||||||||
|
x = x(t) |
|
|
y (t) |
|
y (t)x (t) x (t) y (t) |
|||||
10. |
|
|
, |
y (x) = |
|
y (x) = |
|
|
|
|
|
|
|
x (t) |
|
(x (t))3 |
|
|
|||||
y = y(t) |
|
|
|
|
|

Таблица производных |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
a 1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8. (tg x) |
|
|
|
|
|
|
|
1. (x ) a x |
|
|
|
|
|
cos2 x |
|
|
||||||||||||
2. (a |
x |
|
a |
x |
ln a |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
||||||||||||||
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
3. (e |
x |
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
9. (ctgx) sin 2 x |
|
|
|||||||
|
|
) e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||
4. (log a |
|
|
|
|
|
|
|
10. (arcsinx) |
|
|
2 |
|||||||||
x) |
|
x ln a |
|
|
|
|
|
1 |
x |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|||
5. (ln x) |
|
x |
|
|
|
11. (arccosx) |
|
1 |
x2 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
cos x |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||||||
6. (sin x) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
sin x |
12. (arctgx) 1 x2 |
|
|
|||||||||||
7. (cos x) |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13. (arcctgx) |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 x2 |
|

§3. Дифференциал функции
1. Определение и геометрический смысл
ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Функция y = f(x) |
называется |
|
дифференцируемой в точке x0 |
, |
если ее |
приращение в этой точке может быть записано |
||
как сумма линейной относительно x |
части и |
|
бесконечно малой более высокого порядка чем |
||
x , т.е. |
|
|
f(x0) = A x + ( x) ,(1) |
|
|
||
где A – число, ( x) – б.м. более высокого |
||||
порядка чем |
x. |
выражении (1) |
(т.е. |
|
Слагаемое |
A x в |
|||
линейную |
относительно |
x |
часть |
f(x0)) |
называют дифференциалом функции y |
= f(x) |
|||
в точке x0 и обозначают: dy(x0) , |
df(x0) . |
|

ТЕОРЕМА 1 (о связи дифференцируемости с существованием производной).
Функция y = f(x) дифференцируема в точке x0она имеет в точке x0 производную. При этом
для ее дифференциала в точке x0 справедливо равенство
dy(x0) = f (x0) x . (2) ДОКАЗАТЕЛЬСТВО
Очевидно, что соответствие (x0 ; x)
df(x0) является функцией (двух переменных). Ее называют дифференциалом функции y = f(x)
и обозначают
dy , df(x) .
Замечание. Из теоремы 1 следует, что нахождение производной и дифференциала функции представляет собой по существу одну и
ту же задачу. Поэтому операцию нахождения

ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Функция |
y = f(x) |
|
называется |
|
дифференцируемой на интервале |
(a;b) если |
|||
она дифференцируема |
(т.е. имеет производную) |
|||
в каждой точке этого интервала. |
|
|
||
Функция |
y = f(x) |
|
называется |
|
дифференцируемой |
на отрезке |
[a;b] если |
||
она дифференцируема на интервале (a;b) и |
||||
имеет |
соответствующие |
односторонние |
||
производные в точках a и b. |
|
|

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ СМЫСЛ ДИФФЕРЕНЦИАЛА |
||
Рассмотрим график функции y = f(x). |
||
Пусть функция y = f(x) |
дифференцируема в точке |
|
x0. |
функция f(x) |
имеет производную f (x0) |
Тогда в x0 |
||
. |
|
N |
в точке |
|
касательная к кривой |
y = f(x). |
|
|
|
|
x0 x |
|
|
|
Таким образом, дифференциал функции y = f(x) в |
||
точке x0 |
равен приращению ординаты точки на |
|
|
|
= ( ), |

ПРИМЕРЫ. |
; 2) |
Найти дифференциалы функций: 1) y = x3 |
|
y = x . Замечания. |
y = x |
1) Так как для дифференциала функции |
|
справедливо |
|
dy = dx = x ,
то говорят: «дифференциал независимой переменной равен ее приращению».
Учитывая этот факт, формулу (2) можно переписать в виде
dy = f (x) dx . (3)
2) Из формулы |
(3) |
получаем, |
что производная |
||||
y = f (x) |
является |
отношением |
|
2-х |
|||
дифференциалов: |
|
y |
|
f |
|
dy |
|
|
|
|
|
(x) dx . |
dy
Таким образом, символическая дробь превратилась в реальную дробь. dx

2. Свойства дифференциалов
Из теоремы 1 и правил дифференцирования получаем, что справедливы следующие утверждения
1)Дифференциал константы равна нулю, т.е. d(C) = 0 , где C – константа.
2)Дифференциал суммы (разности) равна сумме (разности) дифференциалов, т.е.
(u v) = du dv .
3)Дифференциал произведения находится по правилу:
d(u v) = du v + u dv .
4) d(C u) = C du , |
где |
C – константа. |
|||||
|
Говорят: «константа |
|
выносится за знак |
||||
|
|
u |
|
du v u dv |
|
||
|
дифференциала». |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
, v(x) 0 . |
|
d |
|
|
|
v2 |
|
|
5) |
v |
|
|
|
|
||
Дифференциал дроби находится по правилу: |

Рассмотрим |
дифференциал |
сложной |
функции |
|||||
y = f( (t)) . |
|
x = (t) |
дифференцируема в точке |
|||||
Пусть функция |
||||||||
t, |
функция y = f(x) дифференцируема в точке |
|||||||
|
||||||||
x = (t). |
|
|
|
x (t) |
и |
f (x) |
и сложная |
|
Тогда производные |
||||||||
функция y = f( (t)) имеет производную в точке |
||||||||
t , причем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y (t) = [f( (t))] = f (x) x (t) |
|||||||
Следовательно, |
|
функция |
|
y = f( (t)) |
||||
дифференцируема в точке t |
и ее дифференциал |
|||||||
в этой точке равен |
|
|
|
|
||||
|
|
|
dy(t) |
f (x) x (t)dt, |
|
|||
|
|
|
|
dy(t) = y (t) dt |
, |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dy(t) = f (x) x (t)dt , |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
dy = f (x) dx . (4)