- •5. Дифференциальное исчисление функций одной переменной. Часть 2 (16 часов)
- •1. Дифференцирование функций одной переменной
- •1.2. Дифференциал. Производные и дифференциалы высших порядков
- •Дифференциал. Формула дифференциала
- •Определение
- •Правила дифференцирования
- •Пример
- •Решение
- •Геометрический смысл дифференциала
- •Доказательство
- •Инвариантность формулы дифференциала
- •Теорема 1
- •Доказательство
- •Следствие
- •Пример
- •Решение
- •Производные функций, заданных параметрически. Дифференцирование неявных функций
- •Теорема 1. Производная функции, заданной параметрически
- •Доказательство
- •Пример 1
- •Решение
- •Теорема 2. Производная функции, заданной неявно
- •Пример 2
- •Решение
- •Пример 3
- •Решение
- •Вычисление дифференциала. Приближенные вычисления с помощью дифференциала.
- •Пример 1
- •Решение
- •Пример 2
- •Решение
- •Производные высших порядков
- •Определение 1
- •Пример 1
- •Решение
- •Пример 2
- •Решение
- •Пример 3
- •Решение
- •Пример 4
- •Решение
- •Теорема. Механический смысл первой и второй производной
- •Доказательство
- •Следствие
- •Дифференциалы высших порядков.
- •Определение
- •Теорема
- •Доказательство
- •Следствие
- •Пример 1
- •Решение
- •Пример 2
- •Решение
- •2. Исследование функций
- •Монотонные функции. Признаки монотонности
- •Определение 1
- •Определение 2
- •Теорема 1
- •Доказательство
- •Теорема 2
- •Доказательство
- •Замечание 4
- •Замечание 5
- •Свойства функций, непрерывных на замкнутом промежутке
- •Теоремы Ферма, Ролля, Лагранжа.
- •Теорема Ферма
- •Доказательство
- •Следствие
- •Теорема Ролля
- •Доказательство
- •Теорема Лагранжа.
- •Доказательство
- •Правило Лопиталя
- •Доказательство
- •Пример 1
- •Решение
- •Пример 2
- •Решение
- •Пример 3
- •Решение
- •2.2. Исследование функций и построение графиков
- •Исследование функций с помощью первой производной
- •Определение 1
- •Определение 2
- •Необходимое условие экстремума
- •Доказательство
- •Следствие
- •Определение 3
- •Достаточное условие экстремума
- •Доказательство
- •Пример 1
- •Решение
- •Пример 2
- •Решение
- •Чтобы исследовать функцию на экстремум необходимо:
- •Пример 3
- •Исследование функций с помощью второй производной. Точки перегиба
- •Определение 1
- •Определение 2
- •Теорема 1
- •Доказательство
- •Теорема 2
- •Доказательство
- •Определение 3
- •Теорема 3
- •Чтобы найти точки перегиба графика функции нужно:
- •Пример 1
- •Решение
- •Пример 2
- •Решение
- •Асимптоты графика функции.
- •Определение 1
- •Пример 1
- •Решение
- •Определение 2
- •Теорема
- •Доказательство
- •Пример 2
- •Решение
- •Пример 3
- •Решение
- •Наибольшее и наименьшее значения непрерывной на замкнутом промежутке функции
- •Пример
- •Решение
- •Многочлен Тейлора
- •Определение
- •Теорема
- •Доказательство.
- •Формулы Тейлора и Маклорена
- •Определение 1
- •Теорема.
- •Доказательство
- •Определение 2
- •Формула Маклорена для основных элементарных функций
- •Пример 1
- •Решение
- •Пример 2
- •Решение
- •Применение формул Тейлора и Маклорена
- •Пример 1
- •Решение
- •Пример 2
- •Решение
- •Пример 3
- •Решение
- •Исследование функций с помощью производных высших порядков
- •Теорема
- •Доказательство
- •Пример
- •Решение
- •5. Дифференциальное исчисление функций одной переменной. Часть 2 (12 часов)
•Формулы Маклорена для некоторых элементарных функций.
•Применение формулы Тейлора.
•Исследование функций с помощью производных высших порядков.
1.Дифференцирование функций одной переменной
1.2.Дифференциал. Производные и дифференциалы высших порядков
|
Дифференциал. Формула дифференциала |
||||||
Определение |
f (x) |
|
|
|
|
|
|
Пусть функция |
дифференцируема в точке x0 , |
принадлежащей ее области |
|||||
определения и пусть |
y = f (x0 + |
x)− f (x0 ) |
– |
приращение функции в точке x0 . |
|||
Линейная относительно приращения аргумента |
x |
часть приращения функции в этой |
|||||
точке называется ее дифференциалом и обозначается dy . |
|
||||||
ЗАМЕЧАНИЕ |
|
|
|
|
|
|
|
Так как приращение |
y |
функции, |
дифференцируемой в точке x0 , представимо в виде |
||||
y = f ′(x0 ) |
x + α( x) |
x , то линейной относительно |
x частью приращения функции |
||||
является первое слагаемое f ′(x0 ) |
x . |
|
|
|
Из определения следует формула дифференциала: dy = f ′(x0 ) x .
В произвольной точке x формула дифференциала имеет вид: dy = f ′(x) x .
Поскольку для функции y = x в |
любой точке производная |
′ |
f (x)=1, то |
||
дифференциал для нее совпадает с ее приращением, то есть dy = dx = |
x . Учитывая |
|
это, формулу для дифференциала записывают в виде: |
|
|
dy = |
′ |
|
f (x) dx . |
|
Из определения и формулы дифференциала следует, что при вычислении дифференциала справедливы правила, аналогичные правилам дифференцирования
Правила дифференцирования
d(c)≡ 0 , если c = const .
d(c f (x))= c d(f (x)), если c = const .
d (f (x)± g(x))= d(f (x))± d(g(x)).
d (f (x) g(x))= d(f (x)) g(x)+ f (x) d(g(x)).
|
f (x) |
|
|
d(f (x)) g(x)− f (x) d(g(x)) |
, если g(x)≠ 0 . |
|||
d |
|
= |
||||||
|
|
g 2 (x) |
|
|||||
g(x) |
|
|
|
Пример
Вычислите дифференциал функции y = cos 2 x 1 − x2 в произвольной точке x .
Решение
По правилу вычисления дифференциала произведения двух функций, запишем
dy = d (cos |
2 |
x) |
1 − x |
2 |
+ cos |
2 |
|
1 − x |
2 |
|
|
|
|
x d |
|
. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Учитывая, что d (cos2 x)= (cos2 x) ′ dx = 2 cos x (−sin x) |
dx , |
|
|
|||||||
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|