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

Лекция 2.Производная сложной обратной функции

.pdf
Скачиваний:
47
Добавлен:
25.03.2015
Размер:
264 Кб
Скачать
☆

Лекция 2. ПРОИЗВОДНАЯ СЛОЖНОЙ И ОБРАТНОЙ ФУНКЦИИ

1.Свойства производных, связанные с арифметическими операциями.

2.Производная обратной и сложной функции.

3.Производные и дифференциалы основных элементарных функций.

4.Таблица производных и дифференциалов.

1.Свойства производных, связанные с арифметическими операциями.

Теорема 1. Производная постоянной функции равна нулю:

(c)' = 0 .

► Постоянную можно рассматривать как функцию, принимающую одинаковые значения при всех значениях аргумента x : y =c x R .

Дадим аргументу x приращение ∆x , тогда y + ∆y = c , откуда

∆y =c −c = 0 .

Следовательно, по определению имеем

y′= lim

∆y

= lim

0

= 0 .

∆x

∆x

∆x→0

∆x→0

 

Итак, y′=0 и dy = 0 . ◄

Пусть функции u =u(x) и v = v(x) дифференцируемы в точке x0 и некоторой ее окрестности. Тогда справедливы следующие

правила дифференцирования.

Теорема 2 (правило дифференцирования алгебраической суммы функций). Производная алгебраической суммы (разности) двух дифференцируемых функций равна алгебраической сумме (разности) производных слагаемых:

(u ±v)' =u' ±v' .

► Рассмотрим функцию y =u(x)+v(x). Дадим фиксирован-

ному значению аргумента x приращение

∆x . Тогда функции

u =u(x) и v = v(x)

получат приращения ∆u

и ∆v , а функция y

 

18

 

– приращение ∆y = ∆u + ∆v . По определению производной имеем:

y′= lim

∆y

=

lim

∆u +∆v = lim

∆u

+ lim

∆v .

∆x→0

∆x

∆x→0

∆x

∆x→0

∆x

∆x→0

∆x

Так как функции ∆u и ∆v дифференцируемы, то

 

 

lim

∆u

=u′, lim

∆v =v′.

 

 

 

∆x→0

∆x

∆x→0

∆x

 

 

 

Следовательно,

y =u +v y′=u′+v′.

Аналогично доказывается (u −v)' =u' −v' ◄

Следствия. 1. dy = du + dv .

2. Если функции u1 (x), u2 (x), ... , un (x) дифференцируемы, то их сумма также дифференцируема:

∑kn=1 uk (x) ' = ∑kn=1 uk′(x), d ∑kn=1 uk (x) ' = ∑kn=1 duk (x).

Теорема 3 (правило дифференцирования произведения функций). Производная произведения двух дифференцируемых функций равна сумме произведений производной первого сомножителя на второй и производной второго сомножителя на

первый:

(u v)'=u′v +v′u

► Рассмотрим функцию y =u(x)v(x). Когда аргументу x придают приращение ∆x , то функции u , v и y получают соответственно приращения ∆u , ∆v и ∆y , причем

∆y =(u +∆u)(v + ∆v)−uv =v∆u +u∆v +∆u∆v .

Составим отношение

∆∆yx = v ∆∆ux +u ∆∆vx + ∆∆ux ∆v .

В последнем равенстве приращения ∆u , ∆v и ∆y зависят от ∆x , а u и v не зависят от ∆x ( u , v – значения функции, соот-

19

ветствующие начальному значению аргумента x ). Используя теоремы о пределах функций, находим

lim

∆y = v lim

∆u

+u lim

∆v + lim

∆u

lim ∆v .

∆x→0

∆x

∆x→0

∆x

 

∆x→0

∆x

∆x→0

∆x

∆x→0

Согласно определению производной получим

 

 

lim

∆y = y′,

lim

∆u =u′,

lim

∆v

=v′,

 

∆x→0

∆x

∆x→0

∆x

 

∆x→0

∆x

 

в силу непрерывности функции v = v(x) имеем

lim ∆v = 0 .

∆x→0

Итак, окончательно:

y′=u′v +uv' .◄

Следствия. 1. dy =vdu +udv .

2. Если ui (x), i =1, n , – дифференцируемые в некоторой ок-

n

рестности точки x функции и y =∏ui (x), то

 

i=1

n

n

y′= ∑ui′(x)∏uk (x),

i=1

k =1

 

i≠k

n

n

dy = ∑dui (x)∏uk (x).

i=1

k =1

 

i≠k

3. Если u =u(x) дифференцируемая в точке x функция, то

c R

(cu)' =c u' .

4.Пусть функции u1 (x), u2 (x), ... , un (x) имеют производные

вточке x . Тогда линейная комбинация этих функций равна та-

кой же линейной комбинации соответствующих производных: y′=c1u1′(x)+c2u′2 (x)+... +cnun′(x).

Теорема 4 (правило дифференцирования частного функ-

ций). Производная частного двух дифференцируемых функций равна дроби, у которой знаменатель есть квадрат знаменателя данной дроби, а числитель представляет собой разность между

20

произведением знаменателя данной дроби на производную ее числителя и произведением числителя на производную знаменателя:

u

'

 

u'v −v'u

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

.

 

 

 

 

v2

 

v

 

 

 

 

 

► Рассмотрим функцию

 

y =

u

, где u =u(x), v = v(x)

– диф-

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

 

 

ференцируемые функции,

v(x)≠ 0 . Придавая фиксированному

аргументу x приращение ∆x , находим приращение функции y :

∆y =

u + ∆u u v∆u −u∆v

 

 

 

−

 

=

 

 

.

v + ∆v

v

v(v +∆v)

Составим отношение

∆u

 

∆v

 

 

 

 

 

 

∆y =

v

∆x

−u ∆x

.

 

 

 

 

 

∆x

v(v +∆v)

Переходя к пределу при

∆x →0 с учетом того, что

lim ∆v = 0 (из дифференцируемости функции следует, что она

∆x→0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

непрерывна), получим

 

 

 

 

 

 

∆u

 

 

∆v

 

∆y

 

 

v lim

−u lim

lim

=

 

∆x→0

∆x

 

∆x→0

∆x

.

∆x

 

 

v lim

(v +∆v)

 

∆x→0

 

 

 

 

 

 

Следовательно,

 

 

 

 

 

∆x→0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

′

′

 

 

 

 

 

 

 

′

 

 

 

 

 

 

 

 

y

=

 

u v −v u

. ◄

 

 

 

 

 

 

v2

 

 

 

Следствие. dy = vdu −udv . v2

2. Производная обратной и сложной функции.

Теорема 5. Пусть функция y = f (x) монотонна на отрезке [a;b] и имеет во всех точках интервала (a;b) ненулевую производную y′= f ′(x). Тогда обратная функция x =ϕ(y) дифференцируема во всех точках интервала (f (a); f (b)) и для любого

21

y (f (a); f (b)) ее производная равна

1

 

.

 

f '(x)

[a;b] и

 

 

 

 

► Пусть функция

 

y = f (x) монотонна на отрезке

имеет производную y

′

′

 

 

 

f (b)= β .

 

= f (x)≠ 0 . И пусть f (a)=α ,

Тогда существует обратная функция x = f −1 (y)=ϕ(y), которая является непрерывной и монотонной на (α; β).

Дадим фиксированному значению аргумента y обратной функции x =ϕ(y) приращение ∆y . Этому приращению соответ-

ствует приращение обратной функции, причем в силу ее монотонности ∆x ≠ 0 . Найдем производную обратной функции. По определению

x′y =ϕ′(y)= lim

∆x

= lim

1

=

1

 

=

1

 

. ◄

∆y

∆y

 

∆y

f ′(x)

∆y→0

∆x→0

 

lim

 

 

 

 

 

∆x

 

∆x

 

 

 

 

 

 

 

 

∆x→0

 

 

 

 

Пусть y = f (u(x)) сложная функция.

 

 

 

 

 

 

Теорема 6. Если функция u =u(x) имеет производную в точке x , а функция y = f (u) имеет производную в точке u =u(x), то сложная функция y = f (u(x)) имеет в точке x производную

и справедлива формула

y′= fu′(u) u′(x).

► Придадим фиксированному значению аргумента x приращение ∆x . Этому приращению соответствует приращение ∆u функции u(x). Приращению ∆u , в свою очередь, соответствует

приращение

∆y функции

y = f (u)

в точке x . Составим отно-

шение

(u)− f (u0 )

 

 

(u)− f (u0 )

 

 

 

 

 

 

 

∆y =

f

=

f

 

u −u0

, т.е.

∆y

= ∆f

∆u .

 

 

 

 

 

∆x

∆x

x − x0

u −u0

 

x − x0

∆u

∆x

При ∆x →0 приращения ∆u , ∆f

 

в силу дифференцируемо-

сти соответствующих функций стремятся к нулю. По определению производной

lim

∆u

=u′(x),

lim

∆f

= fu′(u).

∆x→0

∆x

 

∆x→0

∆u

 

 

 

22

 

 

 

Тогда

y′= fu′(u) u′(x) ◄.

Функция u называется промежуточным аргументом, а x – основным аргументом.

Замечание. Полученное правило распространяется на сложную функцию, зависящую от нескольких аргументов. Предположим, что функции y = f (u), u =u(v), v =v(t ), t =t(x) диффе-

ренцируемы. Рассмотрим сложную функцию F переменной x через посредство промежуточных функций f , u , v , t :

F (x)= f (u(v(t(x)))).

Придадим фиксированному значению x приращение ∆x . Тогда t получит приращение ∆t , v – приращение ∆v , u – приращение ∆u .

Запишем ∆∆yx в виде:

∆∆yx = ∆∆uy ∆∆uv ∆∆vt ∆∆xt .

Так как u , v , t дифференцируемы, поэтому и непрерывны, то в силу непрерывности при ∆x →0 приращения ∆u →0 , ∆v →0 и ∆t →0 . Переходя к пределам, имеем

F ′(x)= yu′ uv′ vt′ t′x .

Дифференциал сложной функции. Инвариантность фор-

мы дифференциала. Дифференциал в точке x есть произведение производной от функции f в точке x и дифференциала не-

зависимой переменной:

′

(1)

 

 

 

dy = f dx ,

где dx = ∆x .

 

y = f (u), u =u(x). Тогда

Пусть дана

сложная функция

y′= fu′(u)u′(x)

и, следовательно,

dy = fu′(u)u′(x)dx . Так

как

′

 

 

 

u (x)dx = du , то в случае сложной функции имеем

 

 

 

′

(2)

 

dy = f (u)du .

Формулы (1) и (2) для дифференциала совпадают по форме записи, однако они имеют различный смысл: в первой из них

23

dx = ∆x , а во второй du =u′(x)dx .

Свойство инвариантности формы дифференциала: диф-

ференциал функции всегда равен произведению производной и дифференциала аргумента и не зависит от того, является ли величина, по которой взята производная, независимой переменной или же только промежуточным аргументом.

Из свойства инвариантности следует, что f ′(x0 )=

dy

, т.е.

dx

 

 

производная функции в точке численно равна отношению дифференциалов функции dy и переменной dx независимо от того,

является ли функция y = f (x) функцией независимой переменной x либо сложной функцией.

3. Производные и дифференциалы основных элементарных функций.

1. Производная и дифференциал логарифмической функ-

ции. Пусть

 

y =loga x ,

где a >0 , a ≠1. Придадим фиксирован-

ному значению x D(y) приращение ∆x . Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∆x

 

 

 

 

 

 

 

∆y = loga (x + ∆x)−loga x = loga 1 +

 

.

 

Следовательно, по определению

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∆x

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

log

a

1 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y′= lim

∆y

= lim

 

 

 

x

=

1

 

 

+

∆x ∆x

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

loga lim 1

 

∆x

 

 

 

∆x

 

 

x

 

 

 

∆x→0

∆x→0

 

 

 

 

 

 

∆x→0

 

x

 

=

 

1

loga e =

1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x ln a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для сложной функции y = loga u(x) имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y′=

 

loga e u′(x)=

u (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x)

u(x)ln a

 

 

 

Тогда

дифференциал

данной

функции

имеет вид

du =

 

du(x)

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x)ln a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В частном

случае,

 

при

a = e

логарифмическая

функция

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = ln u(x) имеет производную y′= uu′((xx)) и дифференциал

dy = duu((xx)).

2. Производная и дифференциал степенной функции. Пусть y =(u(x))α , α R . Рассмотрим вначале случай, когда u(x)>0 .

Если u(x)>0 , то ln y =α ln u(x). Продифференцируем получен-

ное равенство почленно по правилу дифференцирования сложной функции, считая y функцией от x :

 

 

 

 

 

 

(ln y)′ =(α ln u(x))′.

 

Отсюда

′

 

′

 

 

 

′

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

α−1

 

 

 

 

αu (x)

 

′

 

αu (x)

 

′

′

 

y

=

u(x)

 

y

= y

u(x)

 

y

=α(u(x))

 

 

 

u (x).

Пусть теперь u(x)< 0 . Представим функцию y =(u(x))α в виде (−1)α (v(x))α , где v(x)>0 . Тогда

y′=(−1)α α(v(x))α−1 v′(x)=α(u(x))α−1u′(x).

Тогда дифференциал равен dy =αu(x)α−1 du(x).

3. Производная и дифференциал показательной функции.

Пусть y = au(x ) , где 0 <a ≠1; u(x) – непрерывная функция. Тогда lny =u(x)lna. Дифференцируем левую и правую части полу-

ченного равенства по правилу дифференцирования сложной функции, считая y функцией от x :

yy′ = ln a u′(x).

Отсюда y

′

 

′

′

= a

u (x )

ln a u

′

 

 

 

 

=u ln a u (x) или y

 

 

 

(x).

 

 

Тогда дифференциал равен dy = au(x ) ln a du(x).

 

 

В частном

случае, если

 

y = e

u(x )

то

y

′

= e

u(x ) ′

 

 

 

 

u (x) и

dy =eu(x )du(x).

4. Производные и дифференциалы тригонометрических функций. Пусть y =sin x . Дадим фиксированному значению x

25

приращение ∆x . Тогда

 

 

∆y =sin(x +∆x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∆x

 

 

∆x

 

 

 

 

 

 

 

−sin x = 2sin

2 cos x +

2 .

 

 

 

 

Согласно определению,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∆x

 

 

 

 

 

∆x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∆y

 

 

sin

 

 

 

cos x +

2

 

 

 

 

 

 

 

 

∆x

 

 

 

 

 

y′= lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim cos x +

 

 

 

= cos x .

 

∆x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∆x

 

 

 

 

 

 

 

2

 

∆x→0

∆x→0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∆x→0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда дифференциал равен dy = cos xdx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для сложной функции

y =sin u(x)

имеем

y

′

 

 

′

 

 

 

 

и

 

=u (x)cosu(x)

дифференциал du = cosu(x)du(x).

 

 

 

 

 

 

 

 

y = cosu(x) имеет

Аналогично

доказывается,

 

что функция

производную

 

 

 

y

′

 

 

 

′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

дифференциал

 

 

 

 

= −u (x)sin u(x)

 

 

 

 

 

 

 

du = −sin u(x)du(x).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть

y = tg x . Так как

tg x

=

sin x

, то для нахождения про-

cos x

изводной функции

 

y = tg x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

воспользуемся правилом дифферен-

цирования частного. Если cos x ≠ 0 , получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

′

 

 

sin x

′

 

 

(sin x)′cos x −(cos x)′sin x

 

 

 

 

 

y′=(tg x)

=

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

cos2 x +sin 2 x

=

 

1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2 x

 

 

cos2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда дифференциал равен

dy =

 

dx

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2

x

 

 

 

 

 

 

 

′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для сложной функции

 

y = tg u(x)

имеем

 

y′=

 

u (x)

и

 

 

cos2 u(x)

 

дифференциал dy =

 

 

du(x)

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2 u(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = ctgu(x) имеет

Аналогично

доказывается,

 

что функция

 

 

 

 

 

 

 

 

 

′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

du(x)

 

производную y′=

 

−u (x)

и дифференциал dy = −

 

 

 

 

 

.

 

sin 2 u(x)

sin2 u(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Производные и дифференциалы обратных тригономет-

рических функций. Пусть y = arcsin x . Найдем производную этой функции. Рассмотрим обратную функцию x =sin y . В ин-

 

−

π

;

π

тервале

2

2

она монотонна, ее производная x′y =cos y не

 

 

 

 

обращается в нуль. Следовательно, используя соотношения между производными взаимно обратных функций, имеем

y′x =

1

1

 

1

 

1

x′y

= cos y

=

1 −sin 2 y

=

1 − x2

(перед квадратным корнем выбран знак «+», так как на ин-

 

π

;

π

 

 

 

тервале −

2

cos y > 0 ).

 

 

 

 

 

2

 

 

 

Тогда дифференциал равен dy = dx .

 

 

 

 

 

1− x2

 

Для сложной функции y = arcsinu(x)

′

и

имеем y′x = u (x)

дифференциал dy = du(x)

 

1 −u 2 (x)

 

.

 

 

 

 

 

1 −u 2 (x)

 

 

 

Аналогично доказывается, y =arccosu(x) равна y′x = −

dy = − du(x)

.

1 −u 2 (x)

 

что

производная функции

′

, дифференциал есть

u (x)

1 −u 2 (x)

 

Пусть

y =arctg x .

Множество возможных значений

этой

функции

 

π

;

π

существует

E(y)= −

2

. Для функции y =arctg x

 

 

 

2

 

 

 

 

обратная функция

x = tg y , причем ее производная

x′y =

 

1

 

cos2 y

 

 

 

 

 

 

не обращается в нуль. Используя соотношения между производными взаимно обратных функций, имеем

27

1

1

 

 

2

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

y′x =

 

=

 

 

=cos

 

y

=

 

=

 

 

.

 

 

x′y

(tg y)′

 

1+ tg2 y

1 + x2

 

Тогда дифференциал равен dy =

 

 

dx

.

 

 

 

 

 

 

1

+ x2

 

 

 

′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для сложной функции

y =arctg u(x) имеем

y′=

 

u (x)

и

1 +u2 (x)

 

дифференциал dy =

 

du(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 +u 2 (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аналогично доказывается, что функция

y = arcctgu(x) имеет

 

′

 

 

du(x)

производную y′= −

u (x)

и дифференциал dy = −

 

 

 

.

1 +u2 (x)

1 +u 2 (x)

6. Производные и дифференциалы гиперболических функ-

ций. Для функции y =sh x имеем

 

 

 

 

 

′

ex −e−x ′

 

1

x ′

 

1

−x ′

ex −e−x

 

(sh x)

 

 

 

=

 

(e )

−

 

(e ) =

 

= ch x .

=

2

 

2

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда дифференциал равен dy =ch xdx .

Аналогично, находим производные и дифференциалы остальных гиперболических функций:

y = ch x y′=sh x dy =sh xdx , y = th x y′= ch12 x dy = ch12 x dx ,

y = cth x y′= −sh12 x dy = −sh12 x dx.

4.Таблица производных и дифференциалов.

Основные правила дифференцирования функций:

1.(cu)= cu′.

2.(u +v)'=u′+v′.

3.(uv)'=u′v +v′u .

4.u ' = u′v −v′u .v v2

28

5.

(f (u(x)))'= fu′(u)u′(x).

 

 

1

 

6.

y = f (x)

x =ϕ(y) y′x =

 

.

x′y

В таблице 1 приведены формулы дифференцирования основных элементарных функций.

Функция

y = c

y =uα

α R

y = au

y = eu

y =loga u

y = ln u

y =sin u y = cosu

y = tg u

y =ctg u

y =sh u

y = ch u

y = th u

y = cth u

y = arcsin u

Таблица 1

Производная

y′=0

y′=αuα−1u′

y′=αu ln a u′ y′=euu′

y′= u lnu′a y′= uu′

y′=cosu u′ y′= −sin u u′

y′= cosu′2 u y′= −sinu2′ u y'= ch u u' y'=sh u u' y'= chu2' u

y' = −

u'

 

sh2 u

 

y′=

u

′

 

 

 

1 −u 2

29

 

 

 

 

 

 

y =arccosu

y′= −

u′

 

 

 

 

1 −u 2

y =arctgu

y′=

 

u′

 

1+u 2

 

 

y = arcctg u

y′= −

u′

 

1 +u 2

 

Приведенные выше правила и формулы дифференцирования функций составляют основу дифференциального исчисления. Используя их, можно найти производную и дифференциал любой элементарной функции.

Вопросы для самоконтроля

1.Сформулируйте правила нахождения производной постоянной функции, производной суммы и разности функций, производной произведения функций, производной частного функций.

2.Сформулируйте правило нахождения обратной функции.

3.Как находится производная сложной функции.

4.В чем заключается инвариантность первого дифференциа-

ла?

30