- •1.Множества. Функции. Логическая символика.
- •2.Сложная функция. Обратная функция. Основные элементарные функции.
- •Гиперболические функции:
- •3. Предел числовой последовательности.
- •4. Предел функции. Односторонние пределы.
- •5. Непрерывность функции. Классификации точек разрыва. Теорема о непрерывных на отрезке функциях.
- •Классификация точек разрыва.
- •6. Бесконечно малые функции и их свойства.
- •7. Бесконечно большие функции и их свойства.
- •8. Свойства пределов функции.
- •9. Первый замечательный предел.
- •10.Второй замечательный предел.
- •11. Сравнения бесконечно малых функций, основные эквивалентности.
- •12. Определение производной. Механический и геометрический смысл производной.
- •13. Основные свойства производных.
- •14. Производная сложной функции. Теорема о связи непрерывности и дифференцируемости функции.
- •1)Теорема:
- •2) Теорема:
- •15. Производная обратной функции. Производная показательно-степенной функции.
- •16. Производные основных функций: sin(X), cos(X), tg(X), ctg(X), lg(X), arcsin(X), arcos(X), arctg(X), arcctg(X), ax, xn и гиперболических функций.
- •17. Производная функции заданной параметрически.
- •18. Дифференциал функции, его геометрический смысл. Свойства дифференциала.
- •19.Производные и дифференциалы высших порядков. Производные высших порядков от функции заданной параметриески.
- •20. Уравнения касательной и нормали к кривой.
19.Производные и дифференциалы высших порядков. Производные высших порядков от функции заданной параметриески.
I)Предположим, что функция f'(x) является дифференцируемой в некоторой точке x интервала (a,b), то есть имеет в этой точке производную. Тогда данную производную называют второй производной и обозначают f(2)(x), f''(x) или y(2), y''(x). Аналогично можно ввести понятие второй , третьей и т. д. производных. По индукции можно ввести понятие n- ой производной:
y(n) = (y(n-1))'. |
(6) |
Функцию, имеющую на некотором множестве конечную производную порядка n, называют n раз дифференцируемой на этом множестве. Методика нахождения производных высших порядков предполагает умение находить производные первого порядка, о чем говорит формула (6).
Если u(x), v(x) две дифференцируемые функции, то для нахождения производной их произведения справедлива формула Лейбница
(u(x)v(x))(n) = u(n)v+nu(n-1)v'+(n(n-1)/2)u(n-2)v''+...+ uv(n) =
= k = 0nCnku(n-k)v(k),
где
Cnk = (n(n-1)(n-2)...(n-k+1))/k!, u(0) = u, v(0) = v.
Данная формула Лейбница особенно эффективна в случае, когда одна из перемножаемых функций имеет конечное число отличных от нуля производных и легко вычислить производные другой функции.
II) Пусть x = (t),y = (t), t [a,b] - достаточно гладкие функции. Тогда говорят, что функция задана параметрически. Примером параметрически заданной функции является уравнение окружности: x = acos t,y = asin t, t [0,2]. Рассмотрим вопрос о нахождении производных y = y(x) по переменной x.
В силу свойства инвариантности формы первого дифференциала следует, что y' = dy/dx, dy = '(t)dt, dx = '(t)dt. Поэтому
y'(x) = '(t)/'(t).
Используя формулу для второго дифференциала, получим
y(2)(x) = d(y'(x))/dx = ( '(t)/ '(t))'dt/ '(t)dt =
= ( ''(t) '(t)- ''(t) '(t))/( '(t))3.
Чтобы вычислить третью производную, запишем y'''(x) в следующем виде
y'''(x) = d(y''(x))/dx.
20. Уравнения касательной и нормали к кривой.
Рассмотрим кривую, уравнение которой есть y=f(x). Возьмем на этой кривой точку M(x0, y0), и составим уравнение касательной к данной кривой в точке M, предполагая, что эта касательная не параллельна оси Oy. Уравнение прямой с угловым коэффициентом в общем виде есть у=kx + b. Поскольку для касательной k= f'(x0), то получаем уравнение y= f'(x0)·x + b. Параметр b найдем из условия, что касательная проходит через точку M(x0, y0). Поэтому ее координаты должны удовлетворять уравнению касательной:y0= f'(x0)·x0 + b. Отсюда b=y0– f'(x0)·x0. Таким образом, получаем уравнение касательной y= f'(x0)·x +y0 – f'(x0)·x0 или y = f '(x0)·(x – x0) + f(x0) Если касательная, проходящая через точку М(x0,y0) параллельна оси ординат (т.е. производная в этой точке не существует), то ее уравнение x= x0. Наряду с касательной к кривой в данной точке часто приходится рассматривать нормаль. Нормалью к кривой в данной точке называется прямая, проходящая через эту точку перпендикулярно к касательной в данной точке. Из определения нормали следует, что ее угловой коэффициент kn связан с угловым коэффициентом касательной k равенством:. Учитывая, что нормаль также как и касательная проходит через точкуM(x0, y0), то уравнение нормали к кривой y= f(x) в данной точке M имеет вид:Ясно, что если касательная параллельна осиOx, т.е.f'(x0) = 0 и ее уравнение имеет вид y= y0, то нормаль в этой же точке будет перпендикулярна оси Ox. Значит, ее уравнение имеет вид x= x0.