Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Математика_5

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
28.12.2025
Размер:
2 Mб
Скачать

Правила дифференцирования

10. (с)= 0 , где с – постоянная;

20. (x)=1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если u = u(x),

 

v = v(x)

– некоторые дифференцируемые функ-

ции, то:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

0

 

= u

 

;

 

 

 

. (u ±v)

 

±v

 

 

 

4

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. (u v) = u

v +u v ;

 

50. (c u)= c(u);

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

u

u v uv

 

 

v 0 ;

 

.

=

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

v2

 

 

 

 

v

 

 

 

 

 

u = ϕ(x), т.е. y = f (ϕ(x)) сложная функция,

70. Если y = f (u),

 

то: yx = yuux или

dy

= dy

du .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

du

dx

 

 

Таблица производных основных элементарных функций

1. (u

α

 

 

α−1

 

 

α R

) = α u

 

 

 

u ,

2. (a

u

u

ln a

 

 

a > 0, a 1

) = a

 

u ,

3.(eu )= eu u

4.(loga u)′ = u 1ln a u

5.(lnu)= u1 u

6.(sinu)= cosu u

7.(cosu)= −sinu u

8.(tgu)= cos12 u u

61

9. (ctgu)= − sin12 u u

 

 

 

1

 

 

 

 

10.

(arcsinu)

=

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

1u2

 

 

 

1

 

 

 

 

11.

(arccosu)

= −

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

1u2

12.(arctgu)= 1+1u2 u

13.(arcctgu)= −1+1u2 u.

Пример 1. Найти производную

dy

функции y =

 

x

 

 

.

dx

 

 

 

 

 

2 +3 x2

 

 

 

 

Решение. Заменяя корни степенями с дробными показателями,

1

получаем y = x2 2 . По правилу дифференцирования дроби (60) и

2 + x3

суммы (30) имеем:

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

 

1

 

2

1

 

1

 

 

 

2

 

 

1

 

2

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

x2

 

 

2

+ x

3

 

x

2

 

2

+ x3

 

x

2

 

2

+ x3

 

x2

 

x

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3

 

dy

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

=

 

 

2

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 2

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

=

 

 

 

2 + x3

 

 

 

 

 

 

 

 

2

+ x

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 + x

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

62

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

преобразуем,

 

 

x

2 +

 

1 x6

 

 

2

x6

 

 

приведем

 

 

 

 

x2

1 x6

 

 

умножив

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

=

 

 

подобные

 

=

 

 

 

 

6

 

 

 

=

числительи

=

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

члены

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

знаменатель

 

 

 

 

 

2 + x 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 + x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

на

 

х2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

x6

 

x2

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

6 x

 

 

 

 

 

 

 

 

6 3 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

2 2

 

1

 

 

 

2 2

 

1

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

+

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 + x

3

 

x2

 

 

 

 

3

 

x2

6

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 + x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 2. Найти производную

 

 

dy

функции

y =

 

 

cos x

 

.

 

 

 

 

 

dx

 

2sin2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. По правилу дифференцирования дроби (60), используя табличные формулы (6,7) и применяя правило дифференцирования сложной функции (70), получим

 

 

 

dy

 

cos x

 

(сosx)2sin2 x cos x

(2sin2 x)

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

dx

2sin2 x

 

 

(2sin2 x)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

sin x 2sin2 x cos x 2 2 sin x cos x

=

2sin3 x 4sin x cos2 x

=

 

 

 

 

 

4sin

4 x

 

 

 

 

 

 

 

 

4sin4 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

преобразуем

 

 

= 2sin x(sin2 x + 2cos2 x)=

 

сократим

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

числитель

 

 

 

 

 

 

 

4sin4 x

 

 

 

 

 

на 2sin x

 

 

 

 

 

 

 

sin

2

x + 2cos

2

x

=

 

заменим

 

=

1+ cos

2

x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin2 x =1cos2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2sin3 x

 

 

 

 

 

 

 

 

2sin3 x

 

 

63

 

dy

 

 

 

Пример 3. Найти производную

функции y = x arctg 1x2 .

 

dx

 

 

 

Решение. Используя правило дифференцирования произведения (40), правило дифференцирования сложной функции (70) и табличные формулы (1, 12), получим

dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

arctg

1

x

2

arctg

1x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1x

2

 

 

 

 

 

dx

x

 

= (x)

 

 

+ x arctg

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= arctg 1

x

 

+ x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1x

 

 

 

=arctg

1

x

 

 

+ x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1+1x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 1

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= arctg

1x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= arctg

1x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

(2 x2 ) 2

 

 

 

 

 

 

 

 

(2 x2 )

 

 

 

 

 

 

1x2

 

 

 

 

1x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = cos

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 4. Найти производную

функции

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = lnsin

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.

В этом примере функция задана параметрическими

 

 

 

 

 

 

 

x = x(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уравнениями

y = y(t), причем функции x(t) и y(t)

дифференциру-

 

 

 

 

 

0 , тогда по правилу дифференцирования функции, за-

емы и x (t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yt

или dy

 

 

dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

данной параметрически имеем

yx =

 

=

 

 

dt

 

. Следователь-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xt

 

 

 

 

 

dx

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

но, нужно найти производные от х и у по параметру t:

 

 

t

 

t

 

t

t

 

 

t

t

x′ = cos2

 

 

= 2

cos

 

cos

 

 

= 2cos

 

 

sin

 

 

 

 

=

2

2

2

2

2

2

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

64

 

 

2cos

t

sin

t

 

 

 

1

=

 

используемформулу

 

=

1 sint ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

2

 

 

 

sin 2α = 2sin α cosα

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

t

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

1

 

 

 

cos

t

t

 

1

ctg

t

.

= ln sin

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

t

 

2

 

 

2

2

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

Отсюда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ctg

t

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dy

 

 

 

 

 

yt

 

 

 

 

 

 

 

ctg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

=

2

 

 

 

2

= −

 

 

2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xt

 

 

 

 

2

sin t

 

 

sin t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ctg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= −

 

2

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = cos

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение задания типа 61–70

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исследовать методами

 

дифференциального

исчисления

функ-

цию y =

x2

x

и, используя результаты исследования, построить ее

 

2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

график.

Решение. Исследование функций и построение их графиков проводится по следующей схеме:

1) найти область определения функции D(y); исследовать функцию на четность и нечетность;

2)исследовать функцию на непрерывность; найти точки разрыва (если они существуют) и установить характер разрыва;

3)найти асимптоты графика функции;

4)найти интервалы возрастания и убывания функции и ее экстремумы;

5)найти интервалы выпуклости и вогнутости графика функции

иточки перегиба;

65

6)найти точки пересечения графика функции с осями координат;

7)построить график функции.

1. Область определения функции: D(y)= (− ∞;2) (2;+∞). Прове-

рим функцию на четность, нечетность:

y(x)=

x2 + x

≠ −y(x),

2 + x

 

 

 

 

 

 

 

y(x)≠ −y(x). Значит функция ни четная, ни нечетная.

 

 

 

2. Точка разрыва х = 2, причем

lim

x2 x

= +∞,

lim

x2

x

= −∞ ,

2 x

2 x

 

x20

 

x2+0

 

следовательно, х = 2 является вертикальной асимптотой графика функции.

3. Найдем наклонные асимптоты y = kx + b , для этого вычислим

 

k = lim

f (x)

= lim

x2

x

=

lim

x2

x

= −1

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞

x

 

 

x→∞ x(2

x)

 

 

x→∞ 2x

x2

 

 

 

 

 

 

 

x

2

x

 

 

 

x

2

x + 2x x

2

 

 

x

 

b = lim (f (x)kx)= lim

 

+ x =

lim

 

 

= lim

 

= −1.

x→∞

 

 

2

x

 

 

x→∞

 

 

2 x

 

 

x→∞ 2 x

x→∞

 

 

 

 

 

 

Таким образом,

прямая

y = −x 1 является наклонной асимпто-

той графика функции.

4. Интервалы возрастания, убывания и экстремумы определим по следующей схеме:

а) находим первую производную f (x);

б) находим критические точки, т.е. точки, в которых f (x)=0 или f (x) не существует;

в) область определения разбиваем критическими точками на конечное число интервалов монотонности, в каждом из которых f (x)

имеет строго определенный знак; г) в соответствии с достаточными условиями определяем интер-

валы возрастания, убывания функции и ее экстремумы. Итак,

 

 

x

2

x

 

(x

2

(2

x)(2

(x

2

x)

 

а) y′ =

 

 

 

=

 

x)

x)

 

=

 

2

x

 

 

 

 

 

(2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x)

 

 

 

 

 

 

66

=

 

(2x 1)(2 x)+ x2 x

=

4x 2x2 2 + x + x2 x

=

x2 + 4x 2

=

 

 

 

(2 x)2

 

 

 

 

 

 

 

(2 x)2

 

(2 x)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

x2 4x + 2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2 x)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) критические точки находим из уравнения

 

x2 4x + 2

= 0 .

 

 

 

 

(2 x)2

 

Отсюда x2 4x + 2 = 0 , следовательно, x = 2

 

 

 

x

 

= 2 +

 

 

 

 

2,

 

2

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в) область определения разбиваем критическими точками на интервалы монотонности следующим образом:

г) вычисляем экстремумы функции:

ymin = y(2

 

 

 

)=

 

(2

 

 

 

 

)2 2 +

 

 

 

 

 

= 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

3 ;

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 2 +

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ymax = y(2 +

 

)=

(2 +

 

 

)2 2

 

 

= −2

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

3 .

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Найдем интервалы выпуклости, вогнутости кривой и ее точки перегиба. Вычислим y′′:

 

 

2

4x + 2

 

(x

2

2

2

4x + 2) ((2

2

 

y′′=

 

x

 

= −

 

4x + 2)(2

x) (x

 

x)

)

=

 

(2 x)2

 

 

 

 

(2 x)4

 

 

67

 

 

=

(2x 4)(2 x)2 + 2(2 x)(x2 4x + 2)=

 

 

 

 

 

 

 

(2 x)4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

2(2 x)((x

2)(2 x)+ x2 4x + 2)

=

 

 

 

 

 

 

(2 x)4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

2(2 x)(2x 4 x2 + 2x + x2

4x + 2)

=

 

 

 

4

.

 

 

 

 

(2 x)4

 

 

 

(2

x)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найдем точки, в которых

′′

′′

 

 

 

 

 

 

y (x)=0 или y

(x) не существует:

y′′=

4

 

= 0 – нет

решений,

y′′

не существует, если

(2 x)3

(2 x)3 = 0 , откуда x = 2 .

Находим интервалы знакопостоянства для y′′:

Так как x = 2 не входит в D(y), то точек перегиба графика нет.

6.Найдем точки пересечения графика с осями координат: если

x= 0 , то y = 0 , если y = 0 , то x2 x = 0 или x = 0 и x =1. Следо-

вательно, график проходит через точки (0;0), (1;0).

7. Используя полученные результаты исследования, строим график функции.

68

69

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ККОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ № 2 Решение заданий типа 71–80

Даны

функция

трех

переменных

 

u = f (x, y, z), точка

M0 (x0; y0; z0 ) и вектор a =

(ax ,ay ,az ). Найти: 1) градиент функции

u = f (x, y, z) в точке

M0 ; 2) производную функции u = f (x, y, z) в

точке M0

по направлению вектора a .

 

 

 

Например, u = (3x y2 + z)e3y2z , M0 (1;2;3), a = (6;8;0).

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

1. Градиент функции u = f (x, y, z) в точке M0 это вектор

 

 

grad u(M0 )= f (M0 )i

+

f (M0 )

 

+ f (M0 )k

,

 

 

j

 

 

 

x

y

 

z

где f (M0 ), f (M0 ),

f (M0 )

значения частных производных функ-

x

 

y

z

 

 

 

 

 

 

ции u = f (x, y, z) по переменным x, y, z соответственно, в точке М0.

Найдем частные производные функции u = (3x y2 + z)e3y2z .

Частная производная по переменной х является обыкновенной производной функции одной переменной х при фиксированном значе-

нии переменных у и z и обозначается fx . Таким образом

fx = e3y2z (3x y2 + z)x= 3e3y2z .

При вычислении fy (частной производной по переменной у)

переменные х и z считают постоянными. Тогда

70

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]