may05119
.pdf21
Разрывы функцийкл ас с ифицирую т с я с л е дую щ им образом:
1. У стр а ним ы й |
р а зр ы в . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Т оч ка x0 называе т с я то чко й ус тра ним о го |
ра зры ва функции f (x) , е с л и |
||||||||||||||||
пре дел в эт ой т оч ке с ущ ес т вует , но в т оч ке |
x0 |
функция л ибо не опреде л е - |
|||||||||||||||
на, л ибо ее знач ение не равно предел у в эт ойт оч ке. |
|
||||||||||||||||
Н апример, функция y = |
x2 - x |
. Рас с мот рим т оч ку x0 = 1. Н айде м пре дел в |
|||||||||||||||
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
x -1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
x2 |
- x |
|
|
x(x -1) |
|
|
|
ì |
x |
2 |
- x |
, x ¹ 1 |
|
||
эт ойт оч ке |
lim |
= lim |
=1. Ф ункция |
|
ï |
|
- ус т раняе т раз- |
||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
y = í x -1 |
||||||||||||
|
x |
-1 |
x -1 |
||||||||||||||
|
x→1 |
|
|
x→1 |
|
|
|
ï |
|
|
|
|
|
||||
рыв. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
îx, x = 1 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Ра зр ы в |
1 р ода . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f (x), е с л и в эт ой |
|||
Т оч ка x0 называе т с я т оч кой разрыва1 родафункции |
|||||||||||||||||
т оч ке функция |
f (x) |
имее т конеч ные, но не равные друг другу правыйи л е - |
|||||||||||||||
выйпреде л ы: |
|
lim f (x) ¹ lim f (x) . |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
x→x0+ |
|
|
x→x0− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
3. Ра зр ы в |
2 р ода . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f (x), е с л и в эт ой |
|||
Т оч ка x0 называе т с я т оч кой разрыва2 родафункции |
|||||||||||||||||
т оч ке функция |
f (x) |
не имеет , по крайне й ме ре, |
одного из однос т оронних |
пре дел ов ил и хот я бы один из однос т оронних преде л ов бе с конеч е н. Н а-
приме р, дл я функции f (x) = 1 |
т оч ка x = 0 |
явл яет с я т оч кой разрыва2 рода, |
||||
|
|
|
|
x |
|
|
т аккак lim |
1 = +¥ , аlim f (x) = -¥ . |
|
||||
|
x→0+ х |
|
x→0− |
|
|
|
|
|
|
Н епр ер ы в ностьфунк ции на отр езк е |
|||
|
Ф ункция |
f (x) |
непрерывнанаинт ервал е (a,b), е с л и онане прерывнав |
|||
каж дойт оч ке эт ого инт ервал а. |
|
|
||||
|
Ф ункция |
f (x) |
непре рывнанас е гмент е [a,b] , е с л и онанепрерывнана |
|||
инт ервал е |
(a,b) и |
непрерывна в т оч ке а |
с права и в т оч ке b с л ева, т .е. |
|||
→ + |
( ) = |
( ) |
lim |
(, )= (b)f. |
x limf |
a f f x |
|
|
→b− x |
x a |
|
Св ой ств а непр ер ы в ны хфунк ций
1. Пер в а я теор ем а Бол ьца но-К ош и (т еоремао прохож дении функции ч ерез нул евое знач ение при с мене знаков).
П ус т ь функция |
= y(x)f не прерывнанаот ре зке [a,b] и наконцах от резка |
|||
имее т знач ения разных знаков, т .е. |
( )× (b)f<f0a. |
Т огдас ущ е с т вует |
т оч ка |
|
c Î[a,b] , в кот орой f (с ) = 0 . |
|
|
|
|
2. Пер в а я теор ем а В ей ер ш тр а сса |
(т еорема об |
огранич е ннос т и |
не пре - |
|
рывнойфункции наот ре зке) |
|
|
|
|
Е с л и функция |
f (x) опре дел енаи непрерывнанаот резке [a,b] , т о онаогра- |
нич е нанаэт ом от ре зке.
22
Г л а в а 3. Пр оизв одна я. Д иффер енциа л .
§1. Понятие пр оизв одной .
П ус т ь нанекот ором промеж ут ке Х заданафункция |
= y(x)f. Возь ме м |
||||||||||||
произвол ь ную |
т оч ку x0 X |
и придадим аргумент у х в т оч ке x0 |
произвол ь - |
||||||||||
ное приращ е ние x , т акч т обы x0 + |
x X . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Опр едел ение 1. П рира щением функции |
= y(x)f в т оч ке |
x0 , от веч аю щ ему |
|||||||||||
приращ е нию |
x , будем называт ь ч ис л о |
y x0 f |
х − f |
|
x0+() . ( |
=) |
|||||||
Опр едел ение 2. П ро изво дно й функции |
= y(x) f в т оч ке |
x0 |
называе т с я пре - |
||||||||||
дел от нош е ния приращ ения функции кприращ ению |
аргумент апри x → 0 , |
||||||||||||
и онаобознач ает с я |
′ |
|
|
0 + |
− x0()f |
( x )f x |
f |
|
|
||||
lim |
|
|
|
|
|||||||||
f (x) = |
x |
= |
lim |
|
|
x |
|
||||||
|
|
|
x → 0 |
|
x → 0 |
|
П роцес с нахож де ния производнойназывает с я диффере нцированием.
Возь ме м |
на ис с л е дуе мой кривой |
|
|
y |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
(с м. |
рис унок) |
( |
две |
т оч ки |
М |
и |
М 0: |
|
f (x0+ x) |
x fM x |
M 0 |
|
|||||
( |
( )) |
|
|
, |
( 0 , |
x+)). , 0xП+f0ро0x- 0 x M |
|
|
|
||||||||
ве дем |
ч ерез М |
и |
М 0 |
с екущ ую , |
обра- |
|
|
f |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
зую щ ую |
с ос ь ю 0хугол |
ϕ . |
|
|
|
|
|
f (x0) |
M |
N |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
f . |
|
|
|
|
|
|
|
|||
И з |
MM0N |
|
tgϕ = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
α |
ϕ |
x |
|
|
Ус т ре мим |
|
x → 0 . |
П ри эт ом т оч ка |
|
|
x |
x |
||||||||||
|
|
|
0 |
x0 |
x0+ |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М 0 будет |
с кол ь зит ь по кривой, прибл и- |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ж аяс ь |
к т оч ке |
М , |
ас екущ ая М М 0, пос т е пенно меняя с вой угол |
накл она, |
|||||||||||||
буде т с т ре мит ь с я |
к некот орому «пре дел ь ному» пол ож е нию , называемому |
||||||||||||||||
ка с а тельно й к криво й в т оч ке М . А знач ит угол ϕ → α . |
|
|
|
||||||||||||||
Гео м етричес кий |
с м ы с л |
про изво дно й: |
|
f '(x) |
в каж дой т оч ке |
х равна |
|||||||||||
т анге нс у угл анакл онакас ат ел ь нойкграфику |
f ( x ) : |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
tgα = lim tgϕ = lim |
f |
|
′ |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
x |
= f (x) = k , |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x→0 |
x→0 |
|
|
|
|
|
|
|
где k |
– угл овой коэффициент |
кас ат ел ь ной к графику функции y = f (x) , в |
т оч ке с координат ой x0 .
Уравне ние кас ат ел ь нойкграфику функции y = f (x) имее т вид: y (x) = y (x0 ) + y '(x)(x − x0 ).
Опр едел ение 3. Ф ункция y = f (x) называет с я дифференцируемо й в т оч ке x0 , ес л и е е приращ ение в эт ойт оч ке мож но пре дс т авит ь в виде:
y = A x +α ( x) x ,
где А- некот орое ч ис л о, не завис ящ е е от x ;
α ( x) – бес конеч но мал ая функция, при x → 0 .
23
Т еор ем а 1. Д л я т ого, ч т обы функция y = f (x) был адифференцируемав т оч ке x0 , необходимо и дос т ат оч но, ч т обы онаимел ав эт ой т оч ке конеч -
ную производную .
Т еор ем а 2. Е с л и функция дифференцируе мав даннойт оч ке x0 , т о онане - прерывнав эт ойт оч ке.
1. |
Е с л и |
f |
x = a |
|
|
|
|
|
|
|
|
Пр а в ил а диффер енцир ов а ния |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
a = const , т о f |
|
(x) º 0 , |
т(.е.) производна, я пос т оянной равна |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нул ю . |
f ( x ) = u( x ) ± v( x ) , |
т о |
f (x) = u (x) ± v (x) , |
т .е. |
|
производная |
ал геб- |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. |
Е с л и |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
′ |
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
раич ес кой |
с уммы |
|
|
дифференцируемых функций |
равна ал ге браич ес кой |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
с умме производны хэт ихфункций. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
3. Е с л и f (x) = u(x)×v(x) , т о ( ) |
|
|
( ) |
|
( ) |
( )× ' (x)=.v+ x u× ' |
|
|
|
x v ' x uf x |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4. |
П роизводная |
|
|
с л ож ной |
|
|
|
функции: |
|
ес л и |
|
|
|
|
|
( |
) = |
|
( (x))f, |
FG тxо |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
′ |
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
G (x) = F ( f (x))× f (x) . |
|
|
|
|
|
|
Т а бл ица пр оизв одны х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
1. (x ) = n × x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. |
|
|
(e |
|
) |
' = e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
2. |
|
|
|
n |
¢ |
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
(cos x) |
= -sin x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8. |
|
|
(arcsin x)¢ = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1- x2 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
(sin x)¢ = cos x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9. |
|
|
(arccos x)¢ = - |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
- x2 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
(tgx)¢ = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(arctgx)¢ = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
cos2 x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1+ x2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¢ |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11. |
|
(arcctgx)' = - 1 + x2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
(ctgx) = - sin2 x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
6. (ax )¢ = ax ln a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
§2. Пр им ер ы р еш ения за да чпо тем е «Пр оизв одна я функ ции». |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
I. |
Пр остей ш ие сл уча и на хождения пр оизв одной . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1. |
|
4 |
|
|
2 |
|
|
|
|
x +31 x-=y2 x+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
3 |
|
|
|
xy=- 2 x+ 6 |
' |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
2. |
y |
3 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
3 |
+ 4=. -Д л я+ удобс т ванахож дения производной пе репи- |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
x |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
x |
|
x2 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ш е м функцию в с л едую щ ем виде : |
|
|
−1 |
3x−2 + 4x.y |
|
−=x |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
1 |
1 |
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
− |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
' |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
−1 −2 |
|
|
|
−1 |
−31 |
−2 |
6x−3 |
|
|
x |
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
x- |
|
|
xy= |
x+ - |
= |
=+ |
||||||||||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
x3 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x 3 |
y |
x |
|
|
33 x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- 5=ctgx -cos4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
sin x3+y= |
|
'5 |
20x+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
sin 2 |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x4 |
tgx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
y |
ex |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
2x |
+= |
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
2 |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
24 |
|
y ex |
|
x3 |
+ x + 2 ln= - |
||
2cos2 |
x |
||||
|
|
|
II.Н а хождение пр оизв одной пр оизв едения, ча стного дв ухфунк ций .
|
5. |
= |
|
|
x sin x y |
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
( |
) |
|
|
( |
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
( |
|
|
x |
|
|
|
= |
|
x |
|
|
|
e+ x |
cos=e x |
e +sinx |
e' |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ cos x) |
|
xsin |
||||||||||||||||||||||||
|
6. |
y = |
arcsin x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
( |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
x - arcsin x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
- |
|
|
|
|
× x' x |
1- x2arcsinx |
|
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|||||||||||||
|
|
y'= |
|
|
|
|
|
|
- 1arcsin- arcsin xx |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
7. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
1- x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
= |
|
3arctgx |
y |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
'= 3 |
2 |
|
+ x3 |
|
1 |
|
arctgx y |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1+ x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
III. |
Н а хождение пр оизв одной |
сл ожной |
|
функ ции. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
П ус т ь |
|
G - с л ож ная функция, т .е. G = G (x) , где |
|
x = ϕ(t). Т огда |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
1. |
(Gn (x))' = n ×Gn−1 (x)×G '(x) |
|
|
7. |
(arcsin G (x))' = |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
×G '(x) |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
1- G2 (x) |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. |
(cos G (x))' = -sin G (x)×G '(x) |
|
|
8. |
(arccosG (x))' = - |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
×G '(x) |
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
- G2 (x) |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
||||||||||
3. |
( |
( |
)) = |
|
( |
)× |
'(x) |
G x |
Gcos |
9. |
(arctgG (x))' = |
|
|
|
1 |
|
|
×G '(x) |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
1+ G2 (x) |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
G' x |
|
|
sin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
(tgG (x))' = |
1 |
×G '(x) |
|
|||
|
cos2 G (x) |
|
|||||
|
|
1 |
|
|
|
||
5. |
(ctgG (x))' = - |
|
×G '(x) |
|
|||
sin2 G (x) |
|
||||||
6. |
( ( ) ) = |
(x) G ×G 'x' (x) Galna |
a |
|
|
|
|
1 |
|
10. |
|
|
(x) ' = - |
arcctgG( |
× G' (x) ) |
|
|
|
|
1 + G 2 (x) |
|
11. ( |
( ) |
)' = |
(x) G |
G x |
e |
|
× |
' (xe) G |
т .е . каж дыйраз производная функции умнож ае т с я напроизводную аргуме нт а.
8. |
y = |
|
|
6x sin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
= ( |
|
|
) ( |
|
) = |
|
6x cos' y 6 |
x 6'x |
'6 |
sin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
9. |
|
( |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2 |
|
=yx +1)x- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
( 2 |
|
|
|
)2 ( 2 |
|
|
|
|
) |
( 2 |
|
|
|
)2 ( x -1) |
|
2x +1x- |
|
|
|
=3x'+1x- × y=x +1x- |
' 3 |
|
||||||||||||
10. |
y = |
|
cos x |
ln |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
y ' |
|
|
|
1 |
( |
|
x)' |
1cos( |
sin x) |
-tgx= |
|
- |
|
|
|
== |
× |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
cos x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
11. |
|
|
|
|
|
|
|
|
cos x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
= 5 |
|
|
×sin xy |
|
|
x |
|
|
1 |
|
− |
4 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
æ |
1 |
|
ö |
|
|||||||||
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
5 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
)' |
|
|
|
|
cosinx( |
xsin |
x |
cos x |
|
xsiny x + cosx |
sin= |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(sin |
|
|
|
)'x |
|
|
|
xç |
|
x÷ |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
55 |
|
|
|
|
|
|
|
|
è 5x |
|
ø |
|
|||
12. |
y = tg (x2 +1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
y = |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
x |
2 ( )'×=1 + |
|
|
2x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
2 |
|
x2 + )1 |
2 |
x2 + )1 |
( |
|
cos |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
( |
cos |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25
§3. Пр оизв одны е в ы сш ихпор ядк ов . Диффер енциа л
П роизводная функции = y(x)f т акж е явл яет с я новой функцие й т ого ж е аргуме нт а. П роизводная е е называет с я производнойвт орого порядкапо от нош е нию кис ходнойфункции, т .е.
y '' = (y '(x))' , y ''' = ( y ''(x))'
Пр им ер .
Д анафункция y = x5 . Н айт и производную т рет ь его порядкаy '.'
y ' = 5x4 ; y '' = 20x3 ; y ''' = 60x2 . |
|
|
|
|
|
|
|
Д л я диффере нцируемой функции |
y = f (x) ее |
приращ е ние мож но |
|||||
пре дс т авит ь в виде : Dy = A×Dx +α (Dx) Dx , |
где |
α (Dx) |
– |
бе с конеч но мал ая |
|||
функция, при |
x → 0 . |
|
|
|
|
|
|
Опр едел ение. |
Дифференциа ло м dy ил и df (x) |
функции |
y = f (x) в т оч ке |
x |
|||
называе т с я гл авная л ине йная от нос ит ел ь но x |
ч ас т ь приращ ения функции |
||||||
в эт ойт оч ке, т .е . |
|
x .y x |
f |
|
|
|
|
|
= |
′ |
|
|
|
||
|
( ) |
|
= ( )dx y-xформулf |
а |
|||
П риращ ение аргуме нт а x обознач им как dx и т огда |
|
′
диффере нцирования.
Пр им ер .
y = x3 + 4x2 . Н айт и dy . y ' = 3x2 + 8x
dy = (3x2 + 8x)dx
Д ифференциал функции dy явл яе т с я функцие й т ого ж е аргуме нт а. Д иффе - ренциал от эт ой функции называе т с я диффе ренциал ом вт орого порядка ис ходнойфункции, т .е. d (dy) = d 2 y .
26
Г л а в а 4. Пр им енение диффер енциа л ьног о исчисл ения к иссл едов а - нию функ ций
§1. Основ ны е теор ем ы диффер енциа л ьного исчисл ения
Т еор ем а Ф ер м а . |
|
|
|
|
|
|
П ус т ь функция |
= y(x)fопреде л е нанаинт ервал е a b() и, в не кот оройт оч ке |
|||||
x0 эт ого |
инт ервал а имеет |
наибол ь ш е е ил и |
наимень ш е е |
знач е ние, т .е. |
||
x b()a,, |
£ |
x0 )f ил(f иx( |
) |
³ x0 )f . Т(f огдаx( ) , |
е с л и в т оч ке |
x0 с ущ ес т вует |
производная, т о онаравнанул ю , т .е. f x0 = 0 . |
) '( |
|
||||
Т еор ем а Рол л я. |
|
|
|
|
|
|
П ус т ь наот резке |
a b[] опреде, |
л енафункция = y(x)f, прич е м: |
|
1.f (x) не прерывнана a b[] .,
2.f (x) дифференцируемана a b() .,
3.= b)f.( f (a)
Т огдас ущ е с т вует т оч кас a b() ,,в кот орой f |
c = 0 . ) '( |
|
Т еор ем а Л а гр а нж а . |
|
|
П ус т ь наот резке a b[] опреде, |
л енафункция |
= y(x)f, прич е м: |
1.f (x) не прерывнана a b[] .,
2.f (x) дифференцируемана a b() .,
Т огда с ущ ес т вует т оч ка c b()a, т акая, ч т о с праведл ива формул а
−a)f ( f (b) .
=f c) '(
b - a
§2. М |
онотонностьфунк ции. Э к стр ем ум функ ции и его на хожде- |
||||
ние |
|
|
|
|
|
Т еор ем а . |
Ес л и функция |
f (x) диффере нцируема на инт е рвал е |
a b() , и |
||
f x > 0 ()f'( x < 0 ),)т'о( функция возрас т ает (убывает ) наинт ервал е |
a b() ., |
||||
Т еор ем а . |
Ес л и функция |
f (x) диффере нцируема на инт е рвал е |
a b() , и |
||
f x ³ 0 ()f'( x £ 0 ),)т'о( функция не убывает (не возрас т ает ) на a b() ., |
|
||||
Опр едел ение. Т оч ка x0 называе т с я т оч кой с тро го го |
ло ка льно го м а кс им у- |
||||
м а (м иним ум а ) функции |
f (x) , ес л и дл я вс ехх из некот орой δ-окрес т нос т и |
||||
т оч ки x0 выпол няет с я неравенс т во |
< x0 )f (f x( )> |
x0 )f) при(f x( х)¹х0 . |
|||
|
y |
|
y |
|
|
|
|
|
max |
|
|
|
min |
|
|
|
|
0 x0 -δ |
x0 x0 +δ |
x |
0 |
x0 -δ |
x0 x0 +δ |
x |
|
|
27
Л окал ь ны ймакс имум (max) и л окал ь ны йминимум (min) объе диня- ю т с я общ им названием ло ка льны й э кс трем ум .
Т еор ем а (необходимое ус л овие л окал ь ного экс т ре мума). |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
Е с л и функция |
|
f (x) имее т |
в т оч ке |
x0 |
л окал ь ны й экс т ремум и диффе - |
||||||||||||||||
ренцируе мав эт ойт оч ке , т о f |
x0 = 0 . |
) |
'( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Э т и |
т оч ки |
называю т |
с та цио на рны м и, |
ил и |
то чка м и |
во зм о ж |
но го |
||||||||||||||
э кс трем ум а . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Е с л и т оч ка x0 |
- т оч кавозмож ного экс т ремума, т .е . |
f |
x0 |
= 0 , т) о'(она |
|||||||||||||||||
мож е т и не быт ь т оч кой л окал ь ного макс имумаил и минимума. Н апример, |
||||||||||||||||||||||
y = x3 , y = |
x2 = 0 |
при' 3 x = 0 , но, т е м не ме нее, |
в т оч ке x = 0 |
нет л окал ь ного |
||||||||||||||||||
экс т ремума. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Т еор ем а ( дос т ат оч ное ус л овие л окал ь ного экс т ремума). |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
Е с л и функция |
|
диффере нцируемав некот орой δ-окрес т нос т и т оч ки |
|||||||||||||||||||
x0 . Т огда, |
е с л и |
f |
x |
> 0 |
)('(f x |
< 0 ) )дл'(я вс ех из x0 − δ( |
x0 ) |
(,с л еваот т оч ки |
||||||||||||||
x0 ), а f |
x |
< 0 |
() f'( |
x |
> 0 ) )дл'(я вс ех из |
|
x0 |
x0 + δ ) (с(права, |
от |
т оч ки x0 ), |
т о в |
|||||||||||
т оч ке x0 |
функция |
f (x) име ет |
л окал ь ны й макс имум (минимум). Е с л и ж е |
|||||||||||||||||||
f |
x) '(во вс е й δ-окрес т нос т и т оч ки x0 |
име ет один и т от |
ж е знак, т о в т оч ке |
|||||||||||||||||||
x0 |
л окал ь ного экс т ремуманет . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Д ругими |
с л овами, |
е с л и |
f x) '(при |
переходе ч ере з т оч ку |
x0 меняет |
||||||||||||||||
знак с «+» на«-», т о x0 - т оч кал окал ь ного макс имума; |
|
ес л и |
f |
x) '(при пе - |
||||||||||||||||||
реходе ч ере з т оч ку x0 меняет |
знак с |
«-» на«+», т о x0 |
- т оч кал окал ь ного |
|||||||||||||||||||
минимума; ес л и |
f |
x) '(при переходе ч ере з т оч ку x0 |
знакане меняет , |
т о в |
||||||||||||||||||
т оч ке x0 |
экс т ре мумане с ущ ес т вует . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Пр им ер . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x + =)1.x −(f)1x |
( ( ) |
||||
Н айт и т оч ки л окал ь ного экс т ре мумафункции |
|
|
|
2 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
Реш ение . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Н айдем производную : |
|
|
|
|
|
|
2 |
x − )1. |
3 |
|
2 |
|
2 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Н айдем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x 5(+ |
)1x −( )( =1 x − )1x + ( )1+ x(+3= )1x − f ) |
|||||||
f |
x = 0 |
) '( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Реш ая уравнение |
|
|
|
2 |
x x = 0x,−находим)1− 5(+)1 т ри( )(т 1оч ки возмож ного экс - |
|||||||||||||||||
т ремумаx1 = −1, |
x2 |
= 1, x3 |
= |
1 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
+ |
|
|
max |
|
- |
min |
+ |
|
|
Знакf’(x) |
|
||||
|
|
|
|
|
-1 |
|
|
|
|
|
1/5 |
|
|
|
1 |
|
|
|
Знакf(x) |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x = |
|
- т оч каmax, x = 1 - т оч каmin, x = -1 - не явл яет с я т оч койэкс т ре мума. |
||||||||||||||||||||||||
5 |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
§3. Н а пр а в л ение в ы пук л ости и точк и пер егиба |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
П ус т ь функция |
= y(x)f диффере нцируеманаинт е рвал е |
a b() .,Т огда |
||||||||||||||||||||
с ущ ес т вует |
кас ат е л ь ная |
к |
графику |
функции |
= y(x)f |
в |
л ю бой т оч ке |
|||||||||||||||||||
М |
|
|
|
xx))f эт((ого, |
графика( |
< |
< ab ), xприч ем кас ат е л ь ная не парал л ел ь наос и |
|||||||||||||||||||
Oy , т аккаке е угл овойкоэффицие нт равны й f |
x) ,'(конеч е н. |
|
|
|
||||||||||||||||||||||
Опр едел ение 1. |
Б удем |
говорит ь , |
ч т о график функции |
= y(x) f имее т на |
||||||||||||||||||||||
a b() |
,вы пукло с ть, на пра вленную вниз (вверх), |
е с л и он рас пол ож е н не ниж е |
||||||||||||||||||||||||
(не выш е) л ю бойкас ат ел ь нойкграфику функции на a b() ., |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вниз |
|
|
|
|
|
|
вверх |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
a |
|
|
b |
x |
0 |
a |
|
|
|
|
b |
x |
|
|
|
|
Т еор ем а . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Е с л и функция |
|
= y(x) f име ет на инт ервал е |
|
|
a b() ,вт орую |
производную и |
||||||||||||||||||||
f |
x |
³ 0 |
() |
f'(' |
x |
£ 0 ) во) '(' вс ех т оч ках a b() ,,т о графикфункции |
|
= y(x)fиме - |
||||||||||||||||||
ет на a b() |
выпукл, |
ос т ь, направл е нную вниз (вверх). |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Опр едел ение 2. |
Т оч ка М 0 |
x x0 ))f называет( , |
с я то чко й перегиб а |
графика |
||||||||||||||||||||||
функции |
|
= y(x) f, |
ес л и в т оч ке М |
график име ет |
кас ат ел ь ную |
и с ущ ес т вуе т |
||||||||||||||||||||
т акая окре с т нос т ь т оч ки |
x0 , |
в пре дел ах кот орой график функции |
= y(x)f |
|||||||||||||||||||||||
с л еваи с праваот т оч ки x0 |
име ет разны е направл ения выпукл ос т и. |
|
||||||||||||||||||||||||
Т еор ем а (необходимое ус л овие т оч ки перегиба) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
П ус т ь график функции |
|
= y(x)f имее т |
перегиб в т оч ке |
М |
0 |
x x0 ))f |
и(пус, т ь |
|||||||||||||||||||
функция |
|
= y(x)f имее т в т оч ке x0 |
не прерывную |
вт орую производную . Т о- |
||||||||||||||||||||||
гда f |
x) в'(' |
т оч ке |
|
x0 обращ ает с я в нул ь , т .е. |
f |
|
x |
= 0 . |
) |
'(' |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
Т оч ки М |
0 |
|
|
x x0 ))f графика( , , дл я кот оры х f |
x |
= 0 , |
называю) '(' |
т с я крити- |
||||||||||||||||
чес кими. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Т еор ем а (дос т ат оч ное ус л овие т оч ки перегиба) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
П ус т ь функция |
|
|
= y(x)f имее т вт орую |
производную |
в некот оройокрес т но- |
|||||||||||||||||||||
с т и т оч ки |
|
x0 . |
Т огда, е с л и в преде л ах указанной окре с т нос т и f |
x) '('име ет |
||||||||||||||||||||||
разны е знаки с л еваи с праваот т оч ки x0 , т о график |
= y(x)f имее т пе ре гиб |
|||||||||||||||||||||||||
в т оч ке М |
|
0 |
x x0 ))f . ( , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пр им ер . |
|
|
|
|
|
|
|
29 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Н айт и т оч ки перегибафункции |
|
|
( ) = 3 |
|
. |
|
f |
x |
|||||||||||||
|
|
x |
|
||||||||||||||||||
Н айдем производную : f |
x) '(= |
|
1 |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
x |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Н айдем вт орую производную : |
f |
|
|
x) |
='('- |
|
|
|
|
|
|
. Вт орая производная в т оч ке |
|||||||||
|
|
9x 3 |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
||||||||
x = 0 не с ущ ес т вуе т , но график функции |
|
( |
|
|
) = 3 |
|
имееf x т перегиб в т оч ке |
||||||||||||||
|
|
|
x |
||||||||||||||||||
) 0,, т(0аккаквт орая производная имеет с л еваи с праваразны е знаки. |
|||||||||||||||||||||
+ |
|
перегиб |
- |
|
|
|
|
Знакf’’(x) |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Знакf(x) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
§4. А сим птоты г р а фик а функ ции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
П ри ис с л е довании |
пове дения |
|
функции на бе с конеч нос т и, т .е. при |
x → +∞ и при x → −∞ ил и вбл изи т оч ек разрыва2 рода, ч ас т о оказывает с я, ч т о график функции с кол ь угодно бл изко прибл иж ае т с я к т ой ил и иной
прямой. Т акие прямые называю т с я а с им пто та м и. |
|
|
|
|
|
|||||||||||
Сущ е с т вую т т ри |
вида ас импт от : |
вертика льны е, |
го ризо нта льны е и |
|||||||||||||
на кло нны е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Опр едел ение 1. П рямая |
x = x0 |
называе т с я вертика л ьно й а с им пто то й гра- |
||||||||||||||
фикафункции |
= y(x),f |
ес л и хот я бы одно из предел ь ных знач ений |
lim |
|||||||||||||
ил и lim равно + ∞ ил и − ∞ . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x→ x0+ |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
x→ x0− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Опр едел ение 2. |
П рямая |
|
y = A называет с я го ризо нта льно й а с им пто то й |
|||||||||||||
графикафункции |
= y(x)fпри x → +∞ ( x → −∞ ), ес л и |
lim |
( )= A .f |
x |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x→+∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x→−∞) |
|
|
||
Опр едел ение 3. |
П рямая |
= |
+ by, (kkx¹ 0) называет с я |
на кло нно й |
а с им пто - |
|||||||||||
то й графикафункции |
|
= y(x)f при |
x → +∞ ( x → −∞ ), |
ес л и функцию |
f (x) |
|||||||||||
мож но предс т авит ь |
в |
виде |
( ) |
|
=+α+(x), |
гдеb |
kxα(xf)®x 0 при x → +∞ |
|||||||||
( x → −∞ ). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т еор ем а . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д л я т ого, ч т обы график функции |
= y(x)f |
имел |
при |
x → +∞ ( x → −∞ ) на- |
||||||||||||
кл онную ас импт от у |
= |
|
+ by, |
необходимоkx |
и дос т ат оч но, ч т обы с ущ ес т во- |
|||||||||||
вал и двапреде л а: lim |
|
f (x) |
= k |
и lim [ ( |
) - |
]= b . |
kx |
f |
x |
|
|
|||||
|
|
|
|
|||||||||||||
|
x→+∞ |
|
|
x |
|
|
x→+∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x→−∞) |
|
|
(x→−∞) |
|
|
|
|
|
|
|
|
30
Пр им ер . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 - 6x + 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Н айт и ас импт от ы графикафункции y = |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x - 3 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Т оч ка |
|
|
x = 3 |
- |
т оч ка |
разрыва 2 |
|
|
|
|
рода данной |
функции, прич е м |
||||||||||||||||||||||||||
lim |
x2 |
- 6x + 3 |
= -¥ , поэт ому прямая x = 3 - верт икал ь ная ас импт от а. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
x - 3 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
x→3− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
(x→3+ ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н айдем накл онную ас импт от у, дл я эт ого, |
ис пол ь зуя формул ы , определ им |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
знач е ния k и b : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
f (x) |
|
|
|
x2 - 6x + 3 |
|
|
|
|
1- |
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
k = |
|
|
= |
lim |
|
lim= lim |
|
x |
|
x2 |
= 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
x→+∞ |
|
|
|
|
x→+∞ |
2 |
|
|
|
|
|
x→+∞ |
|
1- x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
(x→−∞) |
x |
(x→−∞) |
|
x |
- 3x |
|
(x→−∞ ) |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- 3 + |
3 |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
é |
x |
2 |
- |
6x + 3 |
|
ù |
|
|
|
|
|
|
|
|
- 3x + 3 = |
|
|||||||||||||
|
|
[ |
(=) bkx]= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
limx f- |
ê |
|
- xlim= lim |
lim |
|
|
|
= -3 |
|||||||||||||||||||||||||||
x→+∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
x→+∞ |
|
|
x |
- 3 |
|
|
|
ú |
|
x→+∞ |
x - 3 |
x→+∞ |
|
3 |
|
|
||||||||||||||||||
(x→−∞ ) |
|
|
(x→−∞ )ë |
|
|
|
|
|
û |
|
(x→−∞ ) |
(x→−∞ ) |
1 - |
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Т аким образом, пол уч аем, |
|
ч т о график функции име ет |
накл онную ас им- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
пт от у: |
y = x − 3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
§5. Общ а я схем а иссл едов а ния функ ций и постр оения гр а фик ов
О бщ ее ис с л едование функцийи пос т роение ихграфиков выпол няет - с я по с л едую щ ейс хеме :
1.Н айт и обл ас т ь опре дел ения.
2.О пре дел ит ь , явл яет с я л и функция ч ет ной, неч ет нойил и общ е го вида.
3.О пре дел ит ь явл яет с я л и функция периодич е с кой.
4. О пре дел ит ь явл яет с я л и функция непрерывнойил и найт и т оч ки разрыва и опреде л ит ь иххаракт ер.
5.Н айт и т оч ки пере с еч ения графикафункции с ос ями координат.
6.Н айт и ас импт от ы
7.Н айт и т оч ки возмож ного экс т ремума, инт е рвал ы возрас т ания и убывания функции.
8.Н айт и т оч ки пере гибаграфикафункции и инт е рвал ы его выпукл ос т и вверхи вниз.
9.П ос т роит ь графикфункции, ис пол ь зуя пол уч е нны е ре зул ьт ат ы ис с л е- дования.