Математика_5
.pdf
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: y′x = yu′ u′x 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′ |
|||
|
|
|
|
|
||||||
1−u2 |
||||||||||
|
′ |
|
|
1 |
|
|
|
|
||
11. |
(arccosu) |
= − |
|
|
|
u′ |
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
1−u2 |
|||||||||
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 |
|
|
|
|
x−2 − |
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 =1−cos2 x |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2sin3 x |
|
|
|
|
|
|
|
|
2sin3 x |
|
|
|||||||||||
63
|
dy |
|
|
|
Пример 3. Найти производную |
функции y = x arctg 1− x2 . |
|||
|
dx |
|
|
|
Решение. Используя правило дифференцирования произведения (40), правило дифференцирования сложной функции (70) и табличные формулы (1, 12), получим
dy |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
||||
= |
arctg |
1 |
− x |
2 |
arctg |
1− x |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1− x |
2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
dx |
x |
|
= (x) |
|
|
+ x arctg |
|
|
= |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
−2x |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
= arctg 1 |
− x |
|
+ x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1− x |
|
|
|
=arctg |
1 |
− x |
|
|
+ x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
1+1− x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
1− x |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 1 |
− x |
2 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
= arctg |
1− x2 − |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= arctg |
1− x2 |
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|||||||||||||||||||||||||||||||
(2 − x2 ) 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
(2 − x2 ) |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1− x2 |
|
|
|
|
1− x2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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 |
y′x = |
|
= |
|
|
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 |
||||||||
|
x→2−0 |
|
x→2+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)e3y−2z , 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)e3y−2z .
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 = e3y−2z (3x − y2 + z)x′ = 3e3y−2z .
При вычислении ∂∂fy (частной производной по переменной у)
переменные х и z считают постоянными. Тогда
70
