4_terehina-li-fik / posobie
.PDFwELI^INA OTREZKA as RAWNA PRIRA]ENI@, KOTOROE POLU^ILA ORDINATA
KASATELXNOJ
rIS. 2.4.a |
rIS. 2.4.b |
oTREZOK sw I ESTX GEOMETRI^ESKIJ ANALOG TOJ BESKONE^NO MALOJ RAZ- NOSTI MEVDU PRIRA]ENIEM FUNKCII I EE DIFFERENCIALOM.
zAMETIM, ^TO NE OBQZATELXNO, ^TOBY PRIRA]ENIE FUNKCII BYLO BOLX[E DIFFERENCIALA. nA RISUNKE 2.4.b POKAZANA SITUACIQ, KOGDA PRIRA]E- NIE ORDINATY KASATELXNOJ BOLX[E PRIRA]ENIQ FUNKCII.
w F I Z I ^ E S K O M S M Y S L E DIFFERENCIAL FUNKCII RAWEN TOMU PRIRA]ENI@, KOTOROE POLU^ILA BY FUNKCIQ, ESLI BY NA U^ASTKE OT x0 DO x0 + x ONA IZMENQLASX BY S POSTOQNNOJ SKOROSTX@, RAWNOJ EE SKOROS-
TI W TO^KE x0: pROIZWODNAQ FUNKCII W \TOJ TO^KE y0(x0) ESTX SKOROSTX IZMENENIQ FUNKCII W DANNOJ TO^KE.
dLQ NAHOVDENIQ DIFFERENCIALA FUNKCII NEOBHODIMO NAJTI PROIZ- WODNU@ \TOJ FUNKCII I UMNOVITX NA DIFFERENCIAL dx ILI PRIRA]E- NIE x NEZAWISIMOJ PEREMENNOJ. nAPRIMER,
y = x2 |
dy = d(x2) = (x2)0 |
dx = 2x dx |
y = sin x |
dy = d(sin x) = (sin x)0 dx = cos x dx |
|
y = ex |
dy = d(ex) = (ex)0 |
dx = ex dx: |
nA OSNOWE TABLICY PROIZWODNYH MOVNO SOSTAWITX TABLICU DIFFEREN- CIALOW WSEH \LEMENTARNYH FUNKCIJ. pRAWILA NAHOVDENIQ DIFFERENCI- ALOW TAKVE LEGKO POLU^A@TSQ IZ SOOTWETSTWU@]IH PRAWIL NAHOVDENIQ PROIZWODNYH. nAPRIMER,
1: d(C) = (C)0 |
dx = 0 |
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|||||
2: d(u v) = (u v)0 |
dx = u0 dx + v0 dx = du dv |
dx= du v+u dv: |
||||||||||
3: d(u v) = (u v)0 dx= (u0 |
v+u v0) dx= u0 dx v+u v0 |
|||||||||||
4: d u |
! |
= |
du |
v ; u |
dv |
: |
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||||||
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v2 |
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||||
v |
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u |
! = |
1 |
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||
5: d(C u) = C du |
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6: d |
du |
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|||||||
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C |
C |
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73
nAJTI DIFFERENCIALY FUNKCIJ. |
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3 |
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1: y = ln cos px: |
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1 |
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3 |
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1 |
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3 |
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dy = y0 |
dx |
= (ln cos px)0 |
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dx = |
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( |
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sin px) |
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x; |
2=3 |
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dx: |
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cos p3 x |
; |
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3 |
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x |
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2: y = p |
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arcsin3 5x: |
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x |
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y0 |
dx = (p |
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arcsin3 5x)0 |
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dy = |
x |
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dx |
= |
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||||||||||||||||||||||
= 0 |
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x |
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1 |
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arcsin3 5x + p |
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3 arcsin2 5x |
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1 |
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51 |
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x |
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dx: |
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q1 ; (5x)2 |
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@2px |
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A |
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2.1.11. pROIZWODNYE I DIFFERENCIALY WYS[IH PORQDKOW
pUSTX FUNKCIQ y = f(x) DIFFERENCIRUEMA W NEKOTOROJ TO^KE (ILI PROMEVUTKE). tOGDA yx0 = fx0 (x) ESTX PERWAQ PROIZWODNAQ ILI PRO-
IZWODNAQ PERWOGO PORQDKA \TOJ FUNKCII. |TA PROIZWODNAQ QWLQETSQ
FUNKCIEJ TOJ VE NEZAWISIMOJ PEREMENNOJ I, ESLI \TA FUNKCIQ DIF- FERENCIRUEMA, TO y00 = (yx0 )0x { WTORAQ PROIZWODNAQ ILI PROIZWODNAQ
WTOROGO PORQDKA DANNOJ FUNKCII. i T.D.
pROIZWODNAQ WTOROGO PORQDKA ESTX PROIZWODNAQ OT PROIZWODNOJ PERWOGO PORQDKA. pROIZWODNAQ TRETXEGO PORQDKA ESTX PROIZWODNAQ OT PROIZWOD- NOJ WTOROGO PORQDKA. pROIZWODNAQ n { GO PORQDKA ESTX PROIZWODNAQ OT PROIZWODNOJ (n ; 1) { GO PORQDKA
y(n) = y(n ; 1) 0 :
fUNKCIQ NAZYWAETSQ n RAZ DIFFERENCIRUEMOJ W TO^KE (ILI PROMEVUT- KE), ESLI W \TOJ TO^KE (ILI PROMEVUTKE) SU]ESTWU@T WSE EE PROIZWOD- NYE DO n { GO PORQDKA WKL@^ITELXNO.
pOWTORNOE DIFFERENCIROWANIE QWNYH FUNKCIJ
nAJTI PROIZWODNYE UKAZANNOGO PORQDKA
1: y = ln (3x2 + 4) |
y00;? |
|
|
|
y0 = |
1 |
(3x2 + 4)0 = |
6x |
|
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|
|||
3x2 + 4 |
3x2 + 4 |
74
|
y00 = |
|
|
|
6x |
|
|
0 |
= 6 (3x2 + 4) |
; |
6x (6x) |
= |
|
24 |
; |
|
18x2 |
: |
|||||||||||||||||||||||
|
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|
3x2 + 4! |
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(3x2 + 4)2 |
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|
(3x2 + 4)2 |
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oTMETIM, ^TO U DANNOJ FUNKCII OBLASTX OPREDELENIQ |
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||||||||||||||||||||||||||||||||||
D : x 2 |
(;1 +1), TAK KAK ARGUMENT LOGARIFMA ESTX WELI^INA POLO- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
VITELXNAQ DLQ WSEH x: pERWAQ I WTORAQ PROIZWODNYE SU]ESTWU@T, TAK |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
KAK WYRAVENIE (3x2 + 4) 6= 0NI PRI KAKIH ZNA^ENIQH x: |
|
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3 |
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y000;? |
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7 |
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2: y = q(x ; 2) |
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y0 = (x;2)7=3 0 = |
7 |
|
|
(x;2)4=3 y00 |
|
7 |
|
|
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|
0 |
|
|
7 |
4 |
(x;2)1=3 |
|||||||||||||||||||||||||
3 |
|
= 3 |
(x;2)4=3! |
= |
3 |
3 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
28 |
(x ; 2)1=3 0 |
|
|
28 |
1 |
|
|
|
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|
|
|
28 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
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|||||||||||||||
y000 = 9 |
= |
|
|
3 |
(x ; 2);2=3 |
= 27 |
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|
: |
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
9 |
3 |
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(x |
; |
2)2 |
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q |
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|||
oTMETIM, ^TO U DANNOJ FUNKCII OBLASTX OPREDELENIQ |
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D : x 2 |
(;1 +1) PROIZWODNYE PERWOGO I WTOROGO PORQDKA TAKVE SU- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
]ESTWU@T DLQ WSEH ZNA^ENIJ x: pROIZWODNAQ TRETXEGO PORQDKA W TO^KE |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
x = 2 OBRA]AETSQ W |
1 T.E. MOVNO SKAZATX, ^TO DANNAQ FUKCIQ W TO^KE |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
x = 2 DIFFERENCIRUEMA TOLXKO DWAVDY, A PROIZWODNYE BOLEE WYSOKIH |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PORQDKOW W TO^KE x = 2 NE SU]ESTWU@T (RAWNY BESKONE^NOSTI). wO WSEH |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
OSTALXNYH TO^KAH FUNKCIQ DIFFERENCIRUEMA BESKONE^NOE ^ISLO RAZ. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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2 |
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3x |
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;?3x |
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||||
3: y = x2 |
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e;3x |
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y00 |
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2 |
|
3x |
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2 |
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|
e; |
3x |
||||||||||
y0 = x |
e; |
|
2 0 = 23xx e; |
|
+ x |
|
e; 3x |
(;3) = (22 x ; 33xx |
) |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
y00 = (2x |
; |
3x ) |
|
e; |
|
|
0 = (2 |
; |
6x) |
|
e; |
+(2x |
; |
3x |
) |
|
e; |
|
3x |
( 3)= |
|||||||||||||||||||||
|
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2 |
) |
|
3x |
|
|
2 |
|
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|
e; |
: |
; |
|
|||||||||||||
= (2 |
; 6x |
; |
6x + 9x |
e; |
|
= (9x |
|
; 12x + 2) |
|
|
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|
|
||||||||||||||||||||||||||||
dANNAQ FUNKCIQ DIFFERENCIRUEMA SKOLXKO UGODNO RAZ. |
|
|
|
|
|
pOWTORNOE DIFFERENCIROWANIE FUNKCIJ, ZADANNYH PARAMETRI^ESKI
8 x= x(t) pUSTX FUNKCIQ ZADANA PARAMETRI^ESKI < y = y(t)
:
pROIZWODNAQ PERWOGO PORQDKA NAHODITSQ PO FORMULE
t1 t t2:
yx0 = yt00 :
xt
dLQ NAHOVDENIQ PROIZWODNOJ WTOROGO PORQDKA PRIMENQEM \TU VE FOR- MULU, TOLXKO NA MESTO y W ^ISLITELE STAWITSQ POLU^ENNAQ PROIZWODNAQ
75
PERWOGO PORQDKA, T.E. yx0 , KOTORAQ DIFFERENCIRUETSQ PO t I DELITSQ NA
PROIZWODNU@ x PO t:
y00 = (yx0 )0t :
xx x0t
eSLI PONADOBITSQ NAJTI PROIZWODNU@ TRETXEGO PORQDKA, TO W ^ISLI- TELE FORMULY WMESTO PERWOJ PROIZWODNOJ PO x PODSTAWLQEM WTORU@ I NAHODIM OT NEE PROIZWODNU@ PO t I OPQTX DELIM NA PROIZWODNU@ x PO
t:aNALOGI^NO DLQ PROIZWODNYH x PO y
|
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x0 = |
x0 |
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x00 |
|
= |
|
(x0 )0 |
: |
|
|
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|||||||||||||
|
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|
t |
|
|
|
|
|
|
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|
|
y t |
|
|
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|
||||||||||||||||
|
|
|
|
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|
y |
|
|
|
yt0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
yy |
|
|
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|
yt0 |
|
|
|
|
|
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||||
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|||||
1 |
8 |
x |
= t3 + t2 + 6t |
: |
|
|
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|
nAJTI y00 |
|
: |
|
|
|
|
|
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|||||||||||||||||||||||
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2 |
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||||||||||||||||||
|
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|
|
= 5t |
+ 3t + 2 |
|
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|
xx |
|
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|||||||||||||
< y |
|
|
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|||||||||||||||
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|
: |
|
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nAHODIM SNA^ALA PERWU@ PROIZWODNU@ |
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||
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|
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y0 |
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|
(5t2 + 3t + 2)0 |
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10t + 3 |
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y0 |
= |
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t = |
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t |
= |
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: |
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||||||||||||||
|
|
x |
|
|
xt0 |
|
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(t3 + t2 + 6t)t0 |
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3t2 + 2t + 6 |
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||||||||||||||||||||||
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(y0 |
)0 |
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|
||||
nAHODIM WTORU@ PROIZWODNU@ |
|
|
y00 |
|
= |
|
|
x |
|
t |
|
|
= |
|
|
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|||||||||||||||||||||||||||||
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|
|
|
|
|
|
|
xx |
|
|
|
xt0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
0 |
|
|
10(3t2 |
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|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
10t + 3 |
|
|
|
|
+ 2t + 6) |
; |
(10t + 3)(6t + 2) |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
3t |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3t |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
+ 2t + 6!t |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ 2t + 6) |
|
|
|
|
|
|
= |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3t2 + 2t + 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
(t3 + t2 |
+ 6t)t0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
= ;30t2 |
; |
|
18t + 54: |
|
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|
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|
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|
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|
|
|
|
|
|
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|
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|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
(3t2 + 2t + 6)3 |
|
|
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|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
2: |
|
|
8 |
x = cos3 t |
|
|
|
nAJTI x00 |
|
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
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|
|
|
|
yy |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
< y = sin t: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
x0 |
: |
x0 |
= |
(cos3 t)0 |
= |
3 cos2 t |
|
( |
; |
sin t) |
= |
|
|
|
cos t |
= |
|
ctg t: |
||||||||||||||||||||||||||||||
= |
|
t |
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
;sin t |
|
; |
|||||||||||||||||||||||
|
|
y |
|
|
|
yt0 |
|
|
|
|
(sin3 t)t0 |
|
|
|
|
3 sin2 t |
|
cos t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
(x0 |
)0 |
|
|
|
( |
; |
ctg |
t) |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
x00 |
|
= |
|
y |
|
t |
= |
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
sin t |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
: |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 sin4 t cos t |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
yy |
|
|
yt0 |
|
|
|
|
(sin3 t)0 |
|
|
|
|
3 sin2 t |
|
cos t |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
dIFFERENCIALY WYS[IH PORQDKOW |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rANNEE MY WWELI PONQTIE DIFFERENCIALA dy
CII, WYRAVENIE KOTOROGO TAKVE QWLQETSQ FUNKCIEJ. dIFFERENCIALOM WTOROGO PORQDKA NAZYWAETSQ DIFFERENCIAL OT DIFFERENCIALA PERWO- GO PORQDKA. oBOZNA^AETSQ d2y (^ITAETSQ "D\ DWA IGREK"). fORMULA
76
WY^ISLENIQ PERWOGO DIFFERENCIALA
dy = yx0 dx:
pOLU^IM FORMULU WY^ISLENIQ WTOROGO DIFFERENCIALA, S^ITAQ dx HOTQ I PROIZWOLXNOJ, NO NE ZAWISQ]EJ OT x WELI^INOJ
d2y = d(dy) = (dy)0 |
|
dx = (y0 |
dx)0 |
|
dx = y00 |
dx |
|
dx = y00 |
dx2: |
|
x |
|
xx |
|
xx |
|
iTAK, OKON^ATELXNO POLU^AEM FORMULU WY^ISLENIQ DIFFERENCIALA WTO- ROGO PORQDKA
d2y = y00 dx2:
xx
tAKIM OBRAZOM, DLQ TOGO, ^TOBY NAJTI DIFFERENCIAL WTOROGO PORQDKA, NUVNO NAJTI WTORU@ PROIZWODNU@ FUNKCII I UMNOVITX EE NA dx2: aNALOGI^NO MOVNO OPREDELITX DIFFERENCIAL L@BOGO PORQDKA
d3y = y000 dx3 ::: dny = d(d(n;1)y) = y(n) dxn:
z A M E ^ A N I E. iZ FORMUL DLQ DIFFERENCIALOW POLU^A@TSQ WYRA- VENIQ DLQ PROIZWODNYH W WIDE
|
dy = y0 |
dx |
|
) |
|
y0 |
|
= dy : |
|
|
|
|
|
|||
|
x |
|
|
|
|
|
x |
|
dx |
|
|
|
|
|
||
|
d2y = y00 |
|
dx2 |
) |
y00 |
|
= |
d2y |
: |
|
|
|
|
|||
|
|
|
dx2 |
|
|
|
|
|||||||||
|
xx |
|
|
xx |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dny |
|
|
|
|
|
|
dny = y(n) dxn ) y(n) = dxn |
: |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dy |
|
|
d2y |
dny |
|
tAKIM OBRAZOM, WYRAVENIQ dx |
|
dx2 ::: dxn QWLQ@TSQ E]E ODNIM SPO- |
||||||||||||||
SOBOM OBOZNA^ENIQ PROIZWODNYH 1-GO, 2-GO,..., n - GO PORQDKOW. |
||||||||||||||||
pRIMERY. |
nAJTI d2y SLEDU@]IH FUNKCIJ: |
|||||||||||||||
|
1: y = ln x: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
dy = y0 |
dx = (ln x)0 dx = x1 dx = dxx |
dx2 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
0 |
|
|
|
|
1 |
|
||
|
d2y = y00 |
dx2 |
= |
x! |
|
dx2 = ; |
|
dx2 |
= ; x2 : |
|||||||
|
|
x2 |
||||||||||||||
|
2: y = sin2 x: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx = sin 2x dx: |
||
|
dy = y0 |
dx = (sin2 x)0dx |
= 2 sin x cos x |
|||||||||||||
|
d2y = y00 |
dx2 = (sin 2x)0 |
dx2 = 2 cos 2x dx2: |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
77 |
3: y = 4;x2 : |
y0 = 4;x2 0 = 4;x2 ln 4 (;2x) |
y00 = ;2 ln 4 x 4;x2 0 = ;2 ln 4 4;x2 +x 4;x2 ln 4 (;2x) : |
d2y = y00 dx2 = 2 4;x2 ln 4 2x2 ln 4 ; 1 dx2:
2.1.12. zADA^I
zADA^A 1. pOKAZATX, ^TO FUNKCIQ y = x e;x2=2: UDOWLETWORQET URAWNENI@: x y0 = (1 ; x2) y:
A) nAJDEM PROIZWODNU@ DANNOJ FUNKCII
y0 = x e;x2=2 0 = (x)0 e;x2=2 + x e;x2=2 0 = = e;x2=2 + x e;x2=2 (;x) = e;x2=2 (1 ; x2):
b) pODSTAWIM WYRAVENIQ DLQ y I y0 W URAWNENIE
xe;x2=2 (1 ; x2) = (1 ; x2) x e;x2=2 :
c)rASKROEM SKOBKI I POLU^IM TOVDESTWO
x(1 ; x2) e;x2=2 x (1 ; x2) e;x2=2:
zADA^A 2. pOKAZATX, ^TO FUNKCIQ y = cos 2x + 3 sin 2x
UDOWLETWORQET URAWNENI@: y00 + 4y = 0: |
|
|
|||||||||||
A) nAJDEM PROIZWODNYE DANNOJ FUNKCII |
|
|
|||||||||||
y0 |
= (cos 2x + 3 sin 2x)0 = ;2 sin 2x + 6 cos 2x |
|
|
||||||||||
y00 |
= ;4 cos 2x ; 12 sin 2x: |
|
|
|
|
|
|
||||||
b) pODSTAWIM WYRAVENIQ DLQ y I y00 W URAWNENIE |
|
|
|||||||||||
(;4 cos 2x |
; 12 sin 2x) + 4(cos 2x + 3 sin 2x) = 0: |
|
|
||||||||||
c) rASKROEM SKOBKI I POLU^IM TOVDESTWO 0 0: |
|
||||||||||||
zADA^A 3. nAJTI ^ASTNOE ZNA^ENIE PROIZWODNOJ |
|
|
|||||||||||
FUNKCII |
y = px2 + 3 W TO^KE |
x0 = 1: |
|
|
|||||||||
a) nAHODIM PROIZWODNU@ FUNKCII |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
1 |
1 |
|
|
|
x |
|
||||||
y0 |
= |
2p |
|
|
(x2 + 3)0 = |
2p |
|
|
2x = |
p |
|
|
: |
x2 |
+ 3 |
x2 |
+ 3 |
x2 |
+ 3 |
||||||||
b) wY^ISLQEM ZNA^ENIE PROIZWODNOJ PRI x = 1 |
|
|
78
y0 |
1 |
1 |
|
1 |
|
||
= p |
|
= p |
|
= |
2 |
: |
|
12 + 3 |
4 |
zADA^A 4. nAJTI ^ASTNOE ZNA^ENIE PROIZWODNOJ FUNKCII y = (x ; 1)px + 1 W TO^KE x0 = ;1:
nEOBHODIMO IMETX WWIDU, ^TO DANNAQ FUNKCIQ OPREDELENA TOLXKO DLQ ZNA^ENIJ x ;1:
a) nAHODIM PROIZWODNU@ FUNKCII |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
y0 = (x ; 1)0px + 1 + (x ; 1)(px + 1)0 = px + 1 + (x ; 1) |
|
||||||||||||||||||||||||||||
2p |
|
= |
|||||||||||||||||||||||||||
x + 1 |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
2p |
|
p |
|
|
|
+ (x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
x + 1 |
x + 1 |
|
|
1) |
|
|
2(x + 1) + (x |
1) |
|
3x + 1 |
|
|
||||||||||||||||
= |
|
|
2p |
|
|
|
|
; |
|
|
= |
|
2p |
|
|
; |
|
|
= |
2p |
|
: |
|
||||||
|
|
x + 1 |
|
|
|
x + 1 |
|
|
x + 1 |
|
|||||||||||||||||||
b) wY^ISLQEM ZNA^ENIE PROIZWODNOJ PRI x = ;1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
y0 |
= 3 (;1) + 1 = |
;2 = |
1 |
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
2p;1 + 1 |
|
p0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
w Y W O D: W TO^KE x = ;1 |
FUNKCIQ NEDIFFERENCIRUEMA. |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
zADA^A 5. nAJTI ^ASTNOE ZNA^ENIE PROIZWODNOJ FUNKCII |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
y = 8 x = a(t |
; sin t) |
W TO^KE t0 = =2: |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
< y |
= a(1 |
|
; cos t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fUNKCIQ ZADANA PARAMETRI^ESKI, NAHODIM EE PROIZWODNU@ (a = const).
y0 |
= yt0 |
= a(1 ; cos t)0 = |
sin t |
: |
|
|
|||||
x |
xt0 |
a(t ; sin t)0 |
1 ; cos t |
||
|
|
pROIZWODNAQ ZAWISIT OT t PODSTAWLQEM W EE WYRAVENIE
ZNA^ENIE t0 = =2: |
|
|
|
|
|
||
y0 |
= |
sin( =2) |
= |
1 |
= 1: |
iTAK, |
y0 ( =2) = 1: |
|
|
||||||
|
|
||||||
x |
|
1 ; cos( =2) |
|
1 ; 0 |
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
79
gLAWA 3. priloveniq proizwodnoj
3.1. pRAWILO lOPITALQ
pROIZWODNYE MOVNO ISPOLXZOWATX PRI RASKRYTII NEOPREDELENNOSTEJ |
|||
WIDA |
0 |
! I |
1! : rASKRYTIE TAKIH NEOPREDELENNOSTEJ S PRIMENENIEM |
|
0 |
|
1 |
TABLICY \KWIWALENTNYH BESKONE^NO MALYH WELI^IN, WYDELENIQ GLAW- NYH ^LENOW BESKONE^NO BOLX[IH WELI^IN I DRUGIH PRIEMOW UVE RAS-
SMATRIWALOSX NAMI. nO W RQDE SLU^AEW PRI WY^ISLENII PREDELOW, SODER- VA]IH \TI NEOPREDELENNOSTI, MOVET \FFEKTIWNO PRIMENQTXSQ PRAWILO lOPITALQ, SUTX KOTOROGO KRATKO MOVNO SFORMULIROWATX:
p R A W I L O l O P I T A L Q. pREDEL OTNO[ENIQ DWUH BESKONE^NO MALYH ILI DWUH BESKONE^NO BOLX[IH FUNKCIJ RAWEN PREDELU OTNO[ENIQ PROIZWODNYH \TIH FUNKCIJ, ESLI ON SU]ESTWUET
lim f(x)
x!x0 g(x)
= lim f0(x)
x!x0 g0(x)
pRI ISPOLXZOWANII PRAWILA lOPITALQ SLEDUET OBRATITX WNIMANIE NA SLEDU@]EE:
1.pERED TEM, KAK PRIMENITX PRAWILO lOPITALQ NEOBHODIMO TWERDO UBEDITXSQ W NALI^II NEOPREDELENNOSTEJ UKAZANNYH WIDOW.
2.pRAWILO GOWORIT O TOM, ^TO NUVNO DIFFERENCIROWATX NE WS@ DROBX, A OTDELXNO ^ISLITELX I ZNAMENATELX.
3.k PRAWILU lOPITALQ IMEET SMYSL OBRA]ATXSQ W TEH SLU^AQH, KOG- DA PROIZWODNYE ^ISLITELQ I ZNAMENATELQ NAHODQTSQ NE SLI[KOM SLOV- NO I NE PRIWODQT K GROMOZDKIM WYRAVENIQM.
4.eSLI POSLE ODNOKRATNOGO PRIMENENIQ PRAWILA lOPITALQ, NEOPRE- DELENNOSTX SOHRANILASX, TO MOVNO PRIMENQTX EGO POWTORNO DO TEH POR, POKA NEOPREDELENNOSTX NE IS^EZNET, NA KAVDOM \TAPE PROWODQ UPRO]E- NIE WYRAVENIJ. rASSMOTRIM PRIMERY.
|
1: lim x3 ; |
2x + 1 |
= |
0 |
|
= lim |
(x3 ; 2x + 1)0 = lim |
3x2 |
; |
2 = |
1 |
: |
|||||||||||||||||||
x |
! |
1 |
x3 |
; |
x |
|
|
0! |
x |
! |
1 |
|
(x3 |
; |
x) |
0 |
|
|
x |
! |
1 |
3x2 |
; |
1 |
2 |
|
|||||
|
2: lim ctg (x ; |
2) |
= |
1 |
! |
= |
j |
x |
; |
2 = t |
|
t |
! |
0 |
|
j |
= lim ctg t |
= |
|||||||||||||
x |
! |
2 |
ln(x |
; |
2) |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
! |
0 |
ln t |
|
|
||||||||
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(ctg t)0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
;1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|||||||||
= lim |
= lim sin2 t |
|
= lim |
|
|
|
|
= |
sin t |
|
|
|
t |
= lim |
|
|
|
= |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
(ln t)0 |
|
|
|
|
;sin2 t! |
|
;t2 |
! |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
t!0 |
|
|
|
|
|
t!0 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
t!0 |
|
|
j |
|
|
|
|
|
|
j |
|
|
t!0 |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
= lim |
|
|
|
|
= |
; |
|
= |
|
;1 |
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
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t!0 |
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|
;t ! |
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0 |
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|
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x2 |
; p |
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0 |
|
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(x2 |
; p |
|
|
)0 |
|
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3: |
lim |
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x |
|
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= |
|
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|
|
= lim |
x |
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|
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|
= |
|
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|||||||||||||||||||||||||||||
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0! |
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4)0 |
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+ 15 |
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4 |
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x!1 px2 |
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(px2 + 15 |
; |
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1 |
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; |
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1 |
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||||||
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2x ; |
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2p |
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2 |
; |
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3=2 = 6: |
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= lim |
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x |
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= |
2 |
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= |
|
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1 |
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2 |
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|
x |
! |
1 |
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1=4 |
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2p |
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2x |
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|
2p |
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x2 + 15 |
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16 |
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4: |
lim x3 |
; |
6x + 6 sin x |
= |
|
0 |
! |
= lim (x3 ; |
6x + 6 sin x)0 = |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
x!0 |
|
|
|
|
x5 |
|
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|
|
|
|
0 |
|
|
x!0 |
|
|
|
|
(x5)0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
= lim |
|
3x2 ; |
6 + 6 cos x = |
|
0 |
! |
|
= lim (3x2 ; 6 + 6 cos x)0 |
= |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
x!0 |
|
|
|
|
|
|
|
5x4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
0 |
|
|
|
x!0 |
(5x4)0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
= lim |
|
6x ; 6 sin x |
= |
|
|
0 |
|
|
= lim (6x ; 6 sin x)0 |
|
= lim |
6 ; |
6 cos x |
= |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
x!0 |
|
|
|
|
20x3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0! |
|
|
x!0 |
|
|
(20x3)0 |
|
|
|
|
|
x!0 |
|
60x2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
= |
|
0 |
! |
= lim |
(6 ; |
|
6 cos x)0 |
= lim |
6 sin x = lim |
|
6 |
x |
= |
1 |
|
: |
|
|
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
0 |
|
x!0 |
|
|
(60x2)0 |
|
|
|
|
|
x!0 |
|
120x |
x!0 |
120x |
|
20 |
|
|
|
|
|
|
pRI RASKRYTII NEOPREDELENNOSTEJ SLEDUET SO^ETATX PRIMENENIE PRA- WILA lOPITALQ S ISPOLXZOWANIEM TABLICY \KWIWALENTNYH BESKONE^NO MALYH WELI^IN, ^TOBY UPROSTITX ISHODNOE WYRAVENIE. nAPRIMER, PRI RE[ENII PREDELOW, WKL@^A@]IH MNOVITELI WIDA tg5 x sin6 2x
ctg x ISPOLXZOWANIE PRAWILO lOPITALQ ZNA^ITELXNO UPROSTITSQ, ESLI PREDWARITELXNO ZAMENITX IH NA \KWIWALENTNYE
PRI x ! 0 : tg5 x x5 sin6 2x (2x)6 ctg x = |
cos x |
1 |
|
sin x |
x |
: |
pRIMENENIE PRAWILA lOPITALQ PRI RASKRYTII NEOPREDELENNOSTEJ DRU- GIH WIDOW TREBUET PREDWARITELXNOGO PREOBRAZOWANIQ ISHODNOGO WYRA- VENIQ. w NEOPREDELENNOSTQH WIDA (1 ; 1) RAZNOSTX DWUH WYRAVENIJ NUVNO ZAPISATX W WIDE DROBI (^A]E WSEGO DOSTATO^NO PRIWESTI WSE WY- RAVENIE K OB]EMU ZNAMENATEL@)
81
|
5: |
|
lim |
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
! |
= ( |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
) = lim |
|
|
|
x |
ln x ; x + 1 |
|
= |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
x |
|
|
|
|
1 |
|
; ln x |
1 ; 1 |
|
|
|
|
|
|
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
x |
! |
1 |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
! |
1 |
1 |
|
|
(x |
; |
1) |
|
ln x |
|
|
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1 |
|
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|
x |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
= lim |
|
|
|
(x ln x |
|
; x + 1)0 |
|
|
= lim |
ln x + x |
x |
; 1 = lim |
|
|
|
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|
ln x |
= |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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x!1 |
|
|
|
|
((x ; |
1) |
ln x)0 |
|
|
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x!1 |
|
|
ln x + |
1 |
(x ; 1) |
|
|
|
x!1 x ln x + x ; 1 |
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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|
x |
|
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
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|
|
(x |
|
ln x)0 |
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
1 |
|
ln x + x |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
0 + 1 |
|
|
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|
1: |
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
= lim |
|
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|
|
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|
|
= lim |
|
|
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|
|
x |
|
|
= |
|
|
|
|
|
= |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
(x ln x + x ; 1)0 |
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x!1 |
|
|
|
|
|
|
|
x!1 |
|
1 ln x + x |
1 |
|
+ 1 |
|
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0 + 1 + 1 |
|
|
|
2 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
w NEOPREDELENNOSTQH WIDA |
(0 |
1) NEOBHODIMO PROIZWEDENIE TAKVE ZA- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PISATX W WIDE DROBI, PEREWEDQ ODNU IZ FUNKCIJ-SOMNOVITELEJ W ZNAME- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
NATELX. nAPRIMER |
|
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6: |
lim ln x |
|
ln(x |
; |
1) = (0 |
1 |
) = lim ln(x |
; 1) |
|
|
= |
|
|
1 |
! |
= |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
x |
! |
1 |
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
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|
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|
x |
! |
1 |
|
|
|
(1= ln x) |
|
|
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|
1 |
|
|
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|
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||
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1))0 = lim |
|
|
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|
1 |
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1 |
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|||||||||||||||||||||||||||
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|
(ln(x ; |
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||||||||||||||||||||||||||
= lim |
|
|
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|
|
|
x ; |
|
1 |
|
1 |
|
|
|
= lim |
|
|
|
|
x ; |
1 |
|
|
= |
|
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
x |
! |
1 |
|
|
|
|
|
(1= ln x)0 |
|
|
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|
x |
! |
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
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|
|
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|
x |
! |
1 |
|
|
|
|
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|
|
1 |
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|||||||||||||||||||||
|
|
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|
;ln2 x |
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
;ln2 x |
|
|
|
|
|
|
|
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
; ln2 x |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|
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1 |
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
! |
|
|
|
;2 ln x |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
= lim |
|
|
|
|
|
= |
|
|
= lim |
|
x |
|
= |
|
= 0: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
x!1 |
|
|
|
(x ; 1) |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
x!1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(ln x)0 |
|
|
|||||||||||||||||
|
7: |
|
lim |
x2 |
|
|
|
|
ln x = (0 |
1 |
) = |
|
|
lim |
|
|
|
|
|
ln x |
|
|
|
|
= |
|
1 |
! |
= |
|
lim |
|
= |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1=x2) |
|
|
|
(1=x2)0 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
x |
|
|
|
+0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
+0 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
x |
|
|
|
+0 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
! 1=x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x3 |
|
|
|
|
|
|
|
! |
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
! |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
lim |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
lim |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
lim |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
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||||||||||||||||||||||
|
(;2=x3) |
|
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|
(;2x) |
|
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|
;2 |
|
|
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|
|
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
x!+0 |
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|
x!+0 |
|
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|
x!+0 |
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|
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z A M E ^ A N I E. |
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s POMO]X@ PRAWILA lOPITALQ MOVNO POKAZATX, |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
^TO |
|
|
|
|
|
|
|
lim |
|
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|
ln x= 0 |
|
DLQ L@BOGO k > 0 |
|
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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x!+0 |
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|
xn |
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||||||||
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lim |
|
xn |
|
e;x = |
|
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zNANIE \TIH SOOTNO[ENIJ W RQDE SLU^AEW ZNA^ITELXNO UPRO]AET RAS- KRYTIE NEOPREDELENNOSTEJ, oSOBENNO WIDA (11) 00 10 :
3.2. iSSLEDOWANIE I POSTROENIE GRAFIKOW FUNKCIJ
iSSLEDOWANIE FUNKCII QWLQETSQ ODNIM IZ WAVNEJ[IH PRILOVENIJ TEORII PREDELOW, NEPRERYWNOSTI FUNKCII I PROIZWODNYH. pRI ANALIZE FUNKCII I POSTROENII EE GRAFIKA ^A]E WSEGO OKAZYWAETSQ NEDOSTATO^- NO ZNATX TOLXKO TAKIE PROSTEJ[IE SWOJSTWA FUNKCIJ, KAK MONOTON-
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