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

Математика. Дифференциальное исчисление. Ч.I. Функции одной независимой переменной. Учебное пособие

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
12.08.2026
Размер:
1 Мб
Скачать

 

 

 

 

 

b2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y x

 

 

 

 

 

 

2

2

y

2

2

2

)

 

 

 

 

b2

a2

 

 

 

 

 

= −

 

 

 

y

= −

b (a

 

+b x

 

.

 

 

a2

 

 

y2

 

 

 

 

 

 

a4y3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Или после упрощения –

 

d2y

=

b4

 

, так как из условия сле-

 

dx2

a2y3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дует a2y2 + b2x2 = a2b2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дифференцируя по x последнее равенство, найдем

d3y

и так

dx3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

далее.

Рассмотрим задачу о нахождении производных высших порядков от функции, заданной параметрически.

Пусть функция у от х задана параметрическими уравнени-

x =j(t),

ями ( ) t0 t T, причем функция x = j(t) на отрезке

y =y t ,

[t0,T] имеет обратную функцию t = Ф(x).

Ранее было показано, что производная dxdy определяется равенством dxdy = dydt dxdt .

Для нахождения второй производной d2y дифференциру- dx2

ем по x равенство, считая, что t есть функция от x:

но

dy d dt =

dt dxdt

 

 

 

 

 

 

 

 

dy

 

 

 

 

 

dy

 

 

 

 

 

d2y

=

d

 

dt

 

=

 

d

dt

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

dx2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx dx

 

 

 

dt dx

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

dx d dy

dy d dx

 

 

dx d2y

dy d2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

dt2

dt dt2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt dt dt

 

dt dt dt

=

 

 

,

 

 

 

 

 

 

dx 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

71

 

dt

 

1

 

d

2

y

 

dx d2y

dy d2x

так как

=

, то получим

 

=

dt dt2

dt dt2

.

 

dx

 

dx

 

dx2

 

dx 3

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

Этой формуле можно придать более компактный вид:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d2y

=

j′(t)y′′(t)−j′′(t)y(t)

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx2

 

 

(j′(t))3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аналогичным образом находят производные

d3y

,

 

d4y

и т.д.

 

 

dx3

 

dx4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример  57. Функция у от х задана параметрическими

уравнениями x =acost,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y =bsint.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти

dy

 

d2y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

dx2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таккак

dx

 

= −asint,

d2x

= −acost,

dy

=bcost,

 

d2x

 

= −bsint,

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

dt2

 

dt

 

 

 

 

 

dt2

 

 

 

 

то

 

dy

=

bcost

= −

b

ctgt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

asint

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

d2y

 

=

(asint)(bsint)(bcost)(acost)

= −

b

 

 

1

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(asint)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

sin3 t

 

72

ПРИЛОЖЕНИЕ

Производные основных элементарных функций

1)  С′=0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)  xa =axm−1;

 

 

 

 

 

 

 

3)  (

 

 

 

)=

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4) 

 

 

= −

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5)  (ex )=ex;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6)  (ax )=ax lna;

 

 

 

 

 

 

 

7)  (lnx)=

1

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8)  (loga x)=

 

 

1

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

xlna

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9)  (sinx)=cosx;

 

 

 

 

 

 

 

10)  (cosx)= −sinx;

 

 

 

11)  (tgx)

=

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2 x

 

 

 

12)  (сtgx)=

 

1

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin2 x

 

 

 

13)  (arcsinx)=

 

 

 

 

1

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1−x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14)  (asccos x)= −

 

 

1

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1−x2

15)  (arctg x)

1

 

 

 

 

 

 

=

 

 

;

 

 

 

1+x2

 

 

 

16)  (arcctg x)= −

 

 

1

 

;

 

 

 

 

1+x2

 

 

73

17)  (shx)=chx;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18)  (ch x)=sh x;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19)  (th x)=

1

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ch2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20)  (cth x)= −

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

sh2x

 

 

 

 

21)  (arsh x)=

1

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+x2

 

 

 

 

22)  (arch x)=

1

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 −1

 

 

 

 

23)  (arth x)=

1

 

,

 

x

 

<1;

 

 

 

 

 

 

 

 

1−x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

24)  (arcthx)= −

 

,

 

 

x

>1.

x2 −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

74

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Бугров Я.С., Никольский С.М. Высшая математика. Дифференциальное и интегральное исчисления. М.: Наука, 1980. 464 с.

Виноградова И.А., Олехник С.Н., Садовничий В.А. Задачи и упражнения по математическому анализу. В 2 кн. Кн. 1. Дифференциальное и интегральное исчисление функций одной переменной: учеб. пособие для университетов, пед. вузов / под ред. В.А. Садовничего. 2-е изд., перераб. М.: Высш. шк., 2000. 725 с.: ил.

Данко П.Е., Попов А.Г., Кожевникова Т.Я. Высшая математика в упражнениях и задачах. Ч. 1. М.: Высш. шк., 1999. 304 с.

Демидович Б.П. Сборник задач и упражнений по математическому анализу. СПб.: Мифрил, 1995. 489 с.

Запорожец Г.И. Руководство к решению задач по математическому анализу. М.: Высш. шк., 1966. 460 с.

Ильин В.А., Садовничий В.А., Сендов Бл.Х. Математический анализ. Начальный курс / под ред. А.Н. Тихонова. 2-е изд. М.: Изд-во МГУ, 1985. 662 с.

Минорский В.П. Сборник задач по высшей математике: учеб. пособие для втузов. 14-е изд., испр. М.: Изд-во физ.-мат. лит., 2000.

Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления. Т. 1–2. М.: Интеграл-Пресс, 2001, 2002. 416 с., 544 с.

Фихтенгольц Г.М. Курс дифференциального и интегрального исчисления. Т. 2. М.: Наука, Глав. ред. физ.-мат. лит., 1969. 800 с., ил.

Шипачев В.С. Высшая математика. М.: Высш. шк., 1985.

75

Учебное издание

Адигамов Аркадий Энгелевич Макаров Петр Витальевич Семенова Наталья Вячеславовна Дамиан Флорин Ливич

МАТЕМАТИКА

Дифференциальное исчисление.

Часть  I.  Функции одной независимой переменной Учебное пособие

Научный редактор Т.А. Кравченко

Корректор Е.Н. Леонова

Верстальщик А.М. Маркин

Подписано в печать 12.03.21 Уч. изд. л. 4,75 Формат 60 × 901/16

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119049, Москва, Ленинский пр-т, 4

Издательский Дом НИТУ «МИСиС», 119049, Москва, Ленинский пр-т, 4 Тел. 8 (495) 638 44-06

Отпечатано в типографии Издательского Дома НИТУ «МИСиС», 119049, Москва, Ленинский пр-т, 4 Тел. 8 (495) 638 44-16, 8 (495) 638 44 43

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]