Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
раздел 3 конспекта лекций.pdf
Скачиваний:
122
Добавлен:
18.04.2015
Размер:
972 Кб
Скачать
☆

При этом следует понимать, что дифференцируя внешнюю функцию (степенную или косинус), нельзя менять ее сложный аргумент. Используя таблицу производных, получим

y′ = 12 cos−12 (3x − 2) (−sin(3x − 2)) 3 .

Упростим полученное для производной выражение

y

′

 

3sin(3x −2)

 

= − 2 cos(3x −2) .

 

ЗАМЕЧАНИЕ

Производная степенной функции y = x очень часто встречается в задачах. Рекомендуем ее запомнить ( x )′ = 2 1 x .

Производная степенной функции y = 1x очень часто встречается в задачах. Рекомендуем ее

 

1

′

1

 

запомнить

 

 

= −

 

.

 

x2

x

 

 

 

Задача 3.1.3

Вычислить производную функции y =

 

x

ctg x

 

 

 

 

.

arcsin 2x

Решение

Заданная функция называется показательно-степенной. Прежде чем вычислять ее производную, запишем эту функцию, используя основное логарифмическое тождество y = eln y . Получим

 

x ctg x

 

ln

 

 

 

 

 

y = e arcsin 2x

.

Вынося показатель степени за знак логарифма, и раскрывая логарифм частного, полученное выражение можно записать в виде: y = ectg x (ln x−ln arcsin x).

Тогда, дифференцируя его по правилу дифференцирования сложной функции, получим

y′ = ectg x (ln x−ln arcsin x) (ctg x (ln x −ln arcsin x))′ =

 

 

= ectg x (ln x−ln arcsin x)

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

1

 

1

 

 

−

(ln x −ln arcsin x)+ ctg x

−

 

 

.

sin 2 x

 

arcsin x

 

 

 

x

 

 

1 − x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1.6. Уравнение касательной к кривой. Угол между кривыми.

Уравнение касательной

Если функция y = f (x) дифференцируема в точке x0 , то уравнение касательной к графику этой функции в точке с абсциссой x0 имеет вид

y = f ′(x0 ) (x − x0 )+ f (x0 ).

16

Доказательство

Было доказано, что производная дифференцируемой в точке x0 функции y = f (x) равна угловому коэффициенту касательной, проведенной к графику функции в точке с

абсциссой

x0 . Следовательно, если записать уравнение касательной в виде

y = kx +b ,

то k = f ′(x0 ). Тогда уравнение примет вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = f ′(x0 ) x +b .

 

 

(x0 , f (x0 )).

Параметр

b определим,

учитывая, что касательная проходит через точку

Подставив в уравнение касательной x = x0 , y = f (x0 ), получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x0 )= f ′(x0 ) x0 +b .

 

 

 

 

 

 

Из этого соотношения

 

следует, что b = f (x0 )− f ′(x0 ) x0

и уравнение

касательной

примет вид:

 

 

 

 

 

 

 

y = f ′(x0 ) (x − x0 )+ f (x0 ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 3.1.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Напишите уравнение касательной к графику функции

y = ex в точке с абсциссой

x0 = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уравнение касательной запишем в виде:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f ′(x)= (ex )′ = ex ,

y = f ′(x0 ) (x − x0 )+ f (x0 ).

 

 

 

 

 

 

Поскольку

f ′(x0 )= e0 =1,

f (x0 )= e0 =1 ,

то касательная

к графику

заданной функции в точке x0 = 0 задается уравнением y = x +1.

 

 

 

 

 

Задача 3.1.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найдите угол между кривыми y =

1

и y = x

в точке их пересечения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Углом между кривыми, пересекающимися в точке с абсциссой x0 ,

называется угол

между их касательными,

проведенными в этой точке. Поскольку уравнение

1

=

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

имеет один корень x0 =1 , то кривые пересекаются в точке с абсциссой x0 =1.

 

Напомним,

что

угол

 

между прямыми,

заданными уравнениями

y = k1x + b1

и

y = k2 x + b2 , определяется по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tg ϕ =

 

 

k2 −k1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ k

k

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

′

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как

 

= −

 

 

, то угловой коэффициент k1 касательной к графику функции

 

x

2

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y =

1

в точке абсциссой

 

x

0

=1 равен: k = −1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17