Дифференциальное исчисление. Учебное пособие
.pdfБИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Бугров, Я. С. Дифференциальное и интегральное исчисление / Я. С. Бугров, С. М. Никольский. – М. : Наука, 1988. – 432 с.
2.Гусак, А. А. Высшая математика. В 2-х т. Т. 1. / А. А. Гусак. – Минск : Тетра-Системс, 1998. – 544 с.
3.Гусак, А. А. Высшая математика. В 2-х т. Т. 2. / А. А. Гусак. – Минск : Тетра-Системс, 1998. – 488 с.
4.Данко, П. Е. Высшая математика в упражнениях и задачах : учеб. пособие : в 2 ч. Ч. 1. / П. Е. Данко, А. Г. Попов, Т. Я. Кожевникова. – 6-е изд. – М. : ОНИКС, 2003. – 304 с.
5.Запорожец, Г. И. Руководство к решению задач по математическому анализу : учеб. пособие / Г. И. Запорожец. – 6-е изд., стер. – СПб.; М. ; Краснодар : Лань, 2010. – 461 с.
6.Ильин, В. А. Основы математического анализа. В 2-х ч. Ч. 1 : учеб. для вузов. 7-е изд. / В. А. Ильин, Э. Г. Поздняк. – М. : Физматлит, 2005. – 648 с.
7.Пискунов, Н. С. Дифференциальное и интегральное исчисления : учебник : в 2-х т. Т. 1 / Н. С. Пискунов. – М. : Интеграл-Пресс, 2008. – 415 с.
8.Письменный, Д. Т. Конспект лекций по высшей математике. Полный курс / Д. Т. Письменный. – 4-е изд. – М. : Айрис-пресс, 2006. – 608 с.
9.Сборник задач по математике для втузов. Линейная алгебра и основы математического анализа / В. А. Болгов, Б. П. Демидович, А. В. Ефимов
идр. ; под ред. А. В. Ефимова, Б. П. Демидовича. – М. : Наука, 1986. – 464 с.
10.Фихтенгольц, Г. М. Курс дифференциального и интегрального исчисления. В 3 т. Т. 1 / Г. М. Фихтенгольц. – М. : Физматлит, 2003. –
680 с.
11. Шипачев, В. С. Высшая математика : учебник для вузов /
В. С. Шипачев. – 8-е изд. – М. : Высш. шк., 2006. – 479 с.
111
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Графики основных элементарных функций
Степенные функции y = xα , α R .
Примеры графиков степенных функций, соответствующих различным показателям степени, представлены на рис. П1–П3.
Для y = xn , n N , D( f )= R ; при n четном – E ( f )=[0;+∞), при n нечетном – E ( f ) = R .
Рис. П1. Графики степенных функций с целыми положительными показателями
Для y = x−n , n N , D( f )=(−∞;0) (0;+∞), при n четном – E ( f )=(0;+∞), при n нечетном – E ( f )=(−∞;0) (0;+∞).
Рис. П2. Графики степенных функций с целыми отрицательными показателями
112
1
Для y = xn , n N , при n четном – D( f )=[0;+∞), E ( f )=[0;+∞), при n нечетном – D( f )= R , E ( f )= R .
Рис. П3. Графики степенных функций с дробными показателями
Показательные функции y = ax , (a > 0, a ≠1).
На рис. П4 показаны графики показательных функций, соответствующие различным основаниям а:
D( f )= R , E ( f )=(0;+∞).
Рис. П4. Графики показательных функций с различными основаниями
113
Логарифмические функции y = loga x, (a > 0, a ≠1)
Графики логарифмических функций, соответствующие различным основаниям а, показаны на рис. П5:
D( f )=(0;+∞), E ( f ) = R .
Рис. П5. Графики логарифмических функций с различными основаниями
Тригонометрические функции: y = sin x, y = cos x, y = tg x, y = ctg x.
Графики этих функций имеют вид, показанный на рис. П6–П9.
D( f )= R
E ( f )=[−1;1]
Рис. П6. График синусоиды
D( f )= R
E ( f )=[−1;1]
Рис. П7. График косинусоиды
114
D( f )= R, кроме точек: |
D( f )= R, кроме точек: |
x = π + kπ, k = 0, ±1, ±2,... |
x = kπ, k = 0, ±1,±2,... |
2 |
E ( f )= R |
E ( f )= R |
|
Рис. П8. График тангенсоиды |
Рис. П9. График котангенсоиды |
Обратные тригонометрические функции: y = arcsin x, y = arccos x, y = arctg x, y = arcctg x.
На рис. П10–П11 показаны графики обратных тригонометрических функций (арксинус, арккосинус, арктангенс, арккотангенс).
D |
( |
f |
) |
= |
[ |
] |
, |
E ( f ) |
= |
|
− |
π |
; |
π |
D( f )=[−1;1], E ( f )=[0;π] |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
−1;1 |
|
|
2 |
|
2 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. П10. Графики обратных тригонометрических функций (арксинус, арккосинус)
115
D( f )= R
E ( f )=[0;π]
D( f )= R
E ( f )= −π; π2 2
Рис. П11. Графики обратных тригонометрических функций (арктангенс, арккотангенс)
116
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Правила дифференцирования и формулы |
Приложение 2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
Правила дифференцирования |
Производные основных сложных функций |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
′ |
= u′+ v′; |
|
|
|
|
|
|
|
2.1. |
(u |
α |
′ |
= α u |
α−1 |
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
1.1. (u + v) |
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
u ; |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
′ |
|
|
|
′ |
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.2. (a |
u ′ |
= a |
u |
ln a u |
′ |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
= u |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
1.2. (u −v) |
|
−v ; |
|
|
|
|
|
|
|
в частности (e |
u |
|
|
′ |
= e |
u |
|
′ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
′ |
|
|
′ |
|
|
′ |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
u |
; |
||||||||||||||||||||||||||
1.3. (uv) |
= u v |
+uv |
|
|
|
|
|
|
|
|
2.3. (loga u)′ = |
|
1 |
|
|
|
|
|
u′, |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
в частности (c u)′ = c u′; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
u ln a |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
′ |
|
|
′ |
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
′ |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в частности (ln u) |
|
|
= |
|
u |
u ; |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
u |
= |
u v |
−uv |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
1.4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
v2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
v |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.4. (sin u) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
u ′ |
|
|
u′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
= cosu u ; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.5. (cosu) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
||||||
в частности: |
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
= −sin u u ; |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1.5. если |
f (u (x)) |
|
– сложная функция, |
2.6. |
|
|
|
′ |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
(tg u) |
cos2 u |
|
u ; |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
то (f (u (x)))′ = f ′(u) u′(x); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
2.7. |
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
1.6. если |
y(x) |
|
и x(y) – взаимно обрат- |
(ctg u) |
|
= −sin2 u u ; |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
= |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(y)= |
|
|
|
|
2.8. (arcsin u) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u ; |
|
|||||||||||||||||||||
ные функции, то x |
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 −u |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
y′(x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
1.7. если |
|
|
|
|
|
функция |
|
|
|
задана |
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
= − |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
′ |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2.9. (arccos u) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u ; |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
= x(t ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 −u2 |
|
|||||||||||
параметрически |
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
то |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y = y(t ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.10. (arctg u) |
|
|
|
|
|
+u |
2 u ; |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
y′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
(yx′ )′ |
|
|
|
|
2.11. (arcctg u)′ = − |
|
|
|
|
|
|
|
|
u′ |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
′ |
|
|
|
′ |
|
t |
|
, |
′′ |
|
= |
|
|
t |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 +u |
2 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
y |
(x)= yx = |
xt′ |
|
yxx |
|
xt′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1.8. (uv )′ = uv ln u v′+ vuv−1 u′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Примечание: х – независимая переменная; с – постоянная; u = u (x) и v = v(x) – дифференцируемые функции.
117
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приложение 3 |
|
|
|
|
|
|
|
Кривые второго порядка |
|
|
|
|
||||
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Окружность |
|
||
|
x2 |
+ y2 |
=1, |
a,b > 0 |
х2 + у2 = R2 – центр в начале |
|||||||||
|
a |
|
b |
|
|
|
y b |
координат; |
|
|
|
|||
|
y |
|
|
|
|
|
|
= R2 |
|
|||||
|
b |
|
|
|
|
|
|
(х − х )2 + ( у − у )2 |
– центр |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
0 |
|
|
|
−a |
|
|
a |
|
−a |
a |
в точке (x0; y0 ) |
|
|
|
|||
Эллипс |
|
|
x |
|
x |
|
y |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
−b |
|
|
|
|
−b |
−a |
|
|
a |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
a > b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b > a |
|
|
−a |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a = b |
|
|
|
|
x2 |
− |
y2 |
=1 |
|
y2 |
− |
x2 |
=1 |
|
|
|
|
|
|
a2 |
b2 |
|
b2 |
a2 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
Гипербола |
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y = ± b x – |
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
x |
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уравнения |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
асимптот |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гиперболы |
|
Ox – действительная ось |
Oy – действительная ось |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
y2 = 2 px |
|
|
y2 = −2 px |
x2 = 2 py |
|
x2 = −2 py |
|
y = ax2 +bx + c |
|||||
|
|
|
|
y |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
x1 |
x |
Парабола |
y |
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
x2 |
||
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
x |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−b |
|
x |
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
xв = 2a |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
118 |
|
|
|
|
|
|
|
Приложение 4
Поверхности второго порядка
Название |
Схематическое |
Каноническое |
|||||||||||
поверхности |
изображение |
|
|
|
уравнение |
||||||||
Эллипсоид |
z |
|
|
х |
2 |
+ |
у |
2 |
+ z |
2 |
=1 |
||
|
с |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
а2 |
|
b2 |
|
с2 |
|
|||||
|
|
О |
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
у |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однополостный |
|
z |
|
х2 |
+ |
у2 |
− |
z2 |
=1 |
||||
гиперболоид |
|
|
|
а |
2 |
b |
2 |
с |
2 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
О |
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
у |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Двуполостный |
|
z |
|
z2 |
− |
x2 |
− |
y2 |
=1 |
||||
гиперболоид |
|
|
|
а |
2 |
b |
2 |
с |
2 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
О |
|
у |
|
|
|
|
|
|
х |
|
|
|
|
|
|
|
|
Конус второго |
|
|
2 |
|
2 |
− z |
2 |
|
порядка |
z |
х |
2 |
+ |
у2 |
2 |
= 0 |
|
|
|
а |
|
|
b |
с |
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
у |
|
|
|
|
х |
|
|
|
|
Эллиптический |
|
|
2 |
|
2 |
параболоид |
z |
х |
2 |
+ |
у2 = z |
|
|
а |
|
|
b |
х О |
у |
119
Окончание прил. 4
Название |
Схематическое |
Каноническое |
||||
поверхности |
изображение |
|
уравнение |
|||
Гиперболический |
|
|
х2 |
|
у2 |
= z |
параболоид |
|
|
|
− |
|
|
|
|
а2 |
b2 |
|||
|
|
|
|
|
||
Эллиптический |
|
х |
2 |
|
2 |
|
цилиндр |
z |
|
+ |
у |
=1 |
|
а |
2 |
2 |
||||
|
|
|
|
b |
||
Оb
|
а |
у |
|
|
|
|
|
|
х |
|
|
Гиперболический |
|
х2 |
у2 |
цилиндр |
z |
а2 |
− b2 =1 |
у
О
а х
Параболический |
х2 = 2 ру |
цилиндр |
( р > 0) |
|
120
