Дифференциальное и
интегральное
исчисление
Лекции по математике для студентов I курса
Содержание
Дифференциал функции
Геометрический смысл дифференциала, свойства
Применение дифференциала для приближённых вычислений
Основные теоремы дифференциального исчисления
Исследование функций и построение графиков
© И.Р.Тимошина «Дифференцмальное и |
2 |
|
|
интегральное исчисление» |
|
Дифференциал
функции
Пусть приращение функции в точке xo можно представить в виде: ∆f(xo)=A∆x+o(∆x),
где функция o(∆x) удовлетворяет условию:
lim |
o( x) |
0 |
Δx 0 |
Δx |
|
Дифференциалом функции называется
линейная часть приращения функции
df(xo)=A∆x.
© И.Р.Тимошина «Дифференцмальное и |
3 |
|
|
интегральное исчисление» |
|
Дифференциал
функции
Обозначения:
df (xo); df;
dy.
© И.Р.Тимошина «Дифференцмальное и |
4 |
|
|
интегральное исчисление» |
|
Геометрический
смысл дифференциала
Дифференциал функции равен приращению касательной, проведённой к графику функции в данной точке.
© И.Р.Тимошина «Дифференцмальное и |
5 |
|
|
интегральное исчисление» |
|
Пример
Рассмотрим функцию f(x)=2x.
Тогда
f(xo+∆x)=2(xo+ ∆ x); ∆ f=2 ∆ x; df=2 ∆ x.
Отметим, дифференциал
линейной функции в точке xo равен приращению этой функции
:
∆ f= df.
Следствие. ∆x= dx
f(xo+ ∆ x)
df= 2∆x
f(xo) 






∆ x 
xo xo+ ∆ x
© И.Р.Тимошина «Дифференцмальное и |
6 |
|
|
интегральное исчисление» |
|
|
|
Пример |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Найти дифференциал функции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
f(x)=x2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Решение. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
∆f=(xo+ ∆x) 2- (xo)2=2xo∆x+(∆x)2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
df= 2xo ∆ x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
∆f |
|
||||||||||||
|
∆f= df+(∆ x)2. |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
df |
|
||||||||
|
Отметим, что df= 2xo ∆ x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
является линейной частью |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
приращения ∆f, а (∆ x)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
бесконечно малая функция |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
более высокого порядка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
малости, чем ∆ x при |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
∆ x→0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
© И.Р.Тимошина «Дифференцмальное и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
интегральное исчисление» |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Теорема
Теорема. Для того, чтобы числовую функцию можно было представить в виде ∆f(xo)=A∆x+o(∆x), необходимо и достаточно, чтобы эта функция имела конечную производную в точке xo.
Доказательство. Разделим обе части выражения ∆f(xo)=A∆x+o(∆x) на ∆x и перейдём к пределу при
∆x→0. lim lim A A f (x0 ))Δf o(Δxx
Δx 0 x |
Δx 0 |
x |
Это означает, что для дифференцируемой функции df(xo)=f’ (xo)∙ ∆x
© И.Р.Тимошина «Дифференцмальное и |
8 |
|
|
интегральное исчисление» |
|
Так как df(x)=f’ (x)∙ ∆x, а ∆x=dx, то df(x)=f’ (x)∙ dx или
(x) |
df(x) |
f |
dx |
© И.Р.Тимошина «Дифференцмальное и |
9 |
|
|
интегральное исчисление» |
|
Свойства
дифференциала
1.d(c f(x)) c df(x)
2.d(f(x) g(x)) df(x) dg(x)
3.d(f(x) g(x)) f(x) dg(x) g(x) df(x)
|
f(x) |
|
g(x) df(x) f(x) dg(x) |
||||||||||||
4.d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g |
(x) |
|||||
g(x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
© И.Р.Тимошина «Дифференцмальное и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
интегральное исчисление» |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
