Матан / методичка 3
.pdf31
Основные правила дифференцирования функции одной переменной
Если С - константа, а U=U(x) и V=V(x) дифференцируемые функции, то
1. Производная константы
(С) 0,
2. Производная произведения константы на функцию
(C U ) C U ,
3. Производная суммы (разности) функций
(U V ) U V ,
4. Производная произведения функций
(U V ) U V U V ,
5. Производная частного функций
U |
|
U V U V |
|
||
|
|
|
|
|
, |
|
V 2 |
||||
V |
|
|
6. Производная сложной функции y = y(U), где U = U(x):
y (x) y (U ) U (x),
7. Производная обратной функции x = x(y):
x ( y) |
1 |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
y (x) |
|
|
|
|
|||
8. Производная параметрически заданной функции |
x x(t), |
||||||
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
y y(t) |
y (x) |
y (t) |
, |
y (x) |
y (t)x (t) y (t)x (t) |
, |
|
|
|
|
|
|
||||
x (t) |
x (t) 3 |
|
9. Производная показательно-степенной функции y U (x) V ( x) :
(U V ) V U V 1 U U V lnU V ,
10. Правило логарифмического дифференцирования функции
y = y(x): y (x) y(x) ln y(x)
32
Основные формулы дифференцирования функции одной переменной
Если U(x) - дифференцируемая функция, то производная по независимой переменной от функций:
1. Степенная функция
(U n ) n U n 1 U |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
( |
U ) |
|
|
U |
|||||
|
2 |
|
|
|
|||||
|
U |
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
U |
|
U 2 |
||||
U |
|
|
|
2. Показательная функция
(aU ) aU ln a U (eU ) eU U
3. Логарифмическая функция
(loga U ) |
1 |
U |
(lnU ) |
1 |
U |
|
U ln a |
U |
|||||
|
|
|
|
4. Тригонометрические функции
(sinU ) cosU U |
|
|
|
(cosU ) sinU U |
|
|
|
|||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
(tgU ) |
|
|
|
|
U |
|
(ctgU ) |
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
||||
cos2 U |
|
sin2 |
U |
|
|
|||||||||||||||||
5. Обратные тригонометрические функции |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||||||||
(arcsinU ) |
|
|
|
|
U |
(arccosU ) |
|
|
|
|
|
U |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
1 U 2 |
|
1 U 2 |
|||||||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||||||||
(arctgU ) |
|
|
|
U |
(arcctgU ) |
|
|
U |
||||||||||||||
1 U 2 |
|
1 U 2 |
||||||||||||||||||||
6. Гиперболические функции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
(shU ) chU U |
|
|
|
(chU ) shU U |
|
|
|
|||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
(thU ) |
|
U |
|
|
|
(cthU ) |
|
U |
|
|
|
|||||||||||
ch2U |
|
|
|
sh2U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
33 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Приложения производной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант 1 |
||||||||||||
1. |
Исследовать на экстремум функции: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
1 |
|
x3 x4 ; |
|
y x 3 |
|
|
; |
|
y |
x |
|
3 |
|
|
||||||
|
1) y |
2) |
x 1 |
3) |
; |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
x |
|
|
||||
2. |
Составить уравнения всех асимптот следующих кривых: |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
y |
ln |
x |
|
; |
|
|
|
3 |
|
|
|||||||
|
1) y 3 x3 3x ; |
2) |
3) |
y |
|
|
; |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
4) |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
x(x |
|
3. Провести полное исследование и построить графики функций:
1) y |
(x 1)2 |
; |
2) y x e x2 / 2 ; |
3) y ln |
x 1 |
|
x 2 |
x 2 |
|||||
|
|
|
|
4.Найти длины сторон прямоугольника наибольшего периметра, вписанного в полуокружность радиуса R.
5.Составить уравнения касательной и нормали к графику функции в точке x x0 , или соответствующей значению параметра t t0 :
1) |
y e2x x2 , |
x 0 ; |
|
|
0 |
2) |
x cos(t / 2), |
t0 / 2 |
|
y t sin t, |
6. Используя правило Лопиталя, найти пределы:
|
|
|
2 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
x e x / 2 |
|
|
1) |
lim |
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
2) |
lim |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
x 1 |
|
|
|
|
x e x |
|
|||
|
x1 |
x2 1 |
|
|
|
|
|
|
x |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
3) lim |
(tgx)tg 2x |
; |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
x |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Приложения производной |
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант 2 |
||||||
1. |
Исследовать на экстремум функции: |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2x3 |
|
|
|
|
|
|
||
|
1) y ln (x2 4x) ; |
2) |
y |
|
; |
3) y 33 (x 1)2 2x ; |
|||||||||
|
|
x2 4 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2. |
Составить уравнения всех асимптот следующих кривых: |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
y |
x3 3x |
|
3) y |
2x 3 |
|
|
||||
|
1) y 4x2 5x ; |
2) |
; |
; |
|
||||||||||
|
x 4 |
x2 3x) |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Провести полное исследование и построить графики функций:
|
|
x3 |
|
|
2) y e1/(3 x) ; |
|
|
|
1) |
y |
|
; |
3) y 1 3 (1 x)2 |
||||
2(x |
1)2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
4.Одна сторона прямоугольного участка земли примыкает к берегу канала, а три другие огораживаются забором. Каковы должны быть размеры этого участка, чтобы его площадь равнялась 800 кв.м, а длина забора была наименьшей?
5.Составить уравнения касательной и нормали к графику функции в точке x x0 , или соответствующей значению параметра t t0 :
1) |
y ln sin 2x , |
x0 / 6 ; |
||||
|
|
5 |
2t, |
|
|
|
2) |
x t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y t3 |
8t 1, |
t |
0 |
/ 3 |
|
|
|
|
|
|
|
6. Используя правило Лопиталя, найти пределы:
|
|
xm 2m |
; 2) lim x1/(1ln x) ; |
|
|
|
2x 3 x 4 |
|
|
1) |
lim |
|
3) |
lim |
|
|
|
; |
|
xn 2n |
|
||||||||
|
x2 |
x0 |
|
x |
2x 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приложения производной |
|
|
|
|
|
|
|
Вариант 3 |
||||||||
1. |
Исследовать на экстремум функции: |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
x 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3) y ln |
x 1 |
; |
||
|
1) y |
; |
|
2) |
y 2x 3 x2 ; |
|||||||||||
|
|
x2 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x 1 |
|||
2. |
Составить уравнения всех асимптот следующих кривых: |
|||||||||||||||
|
1) y |
2x3 |
|
; |
2) |
y arctg |
1 |
; |
3) y |
x |
3x ; |
|||||
|
x2 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
9 |
|
|
|
x |
|
ln x |
3. Провести полное исследование и построить графики функций:
|
y |
x |
arctgx |
|
2) y |
x2 |
|
|
|
|
1) |
; |
|
; |
3) y x 2 |
x |
|||||
|
x |
|
||||||||
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
4.Найти наибольший объём конуса, образующая которого l 3 .
5.Составить уравнения касательной и нормали к графику функции в точке x x0 , или соответствующей значению параметра t t0 :
1) |
y 1 3 |
|
, |
x 8 ; |
x |
||||
|
|
|
|
0 |
2) |
x 3(t sin t), |
t0 / 3 |
||
|
y 3(1 cost), |
6. Используя правило Лопиталя, найти пределы:
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
1) lim |
xn sin |
; |
|
2) |
|
lim (x2 2x)1/ x ; |
|||
|
|
||||||||
x |
|
x |
|
|
|
x |
|||
|
|
|
|
|
|
||||
|
3) lim |
1 x ln x |
|
; |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
2x x2 |
|
|
|||||
|
x1 1 |
|
|
|
|
|
|
|
36 |
|
|
|
|
Приложения производной |
|
|
|
Вариант 4 |
|||
1. Исследовать на экстремум функции: |
|
|
|||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1) y |
(4x3 x4 ) ; |
2) y 3 x3 |
6x2 |
; |
|||
|
|||||||
5 |
|
|
|
|
|
3)y sin 2x 2cosx ;
2.Составить уравнения всех асимптот следующих кривых:
|
y |
x2 |
2) y ln |
|
x 2 |
|
|
||
|
|
|
|
||||||
1) |
|
|
; |
|
|
|
; |
||
x2 |
|
x 2 |
|||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
3)y (x2 4x 3) ex1 ;
3.Провести полное исследование и построить графики функций:
1) y |
4x3 |
|
; |
2) y (x 1) e3x1 ; |
3) y ln (x2 1) |
x3 |
|
||||
|
1 |
|
|
4.Сумма двух положительных чисел равна a . Найти эти числа при наименьшем значении их произведения.
5.Составить уравнения касательной и нормали к графику функции в точке x x0 , или соответствующей значению параметра t t0 :
1) |
y 8 4 |
|
70 , |
|
|
x 16 ; |
||
x |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
3 |
t, |
|
|
|
||
2) |
x 5cos |
|
|
|
|
|||
|
|
|
3 t, |
|
|
|
||
|
y 5 sin |
t |
0 |
/ 3 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
6. Используя правило Лопиталя, найти пределы: |
|
|||||
1) lim |
ln tg x |
; |
2) lim |
x3 5x2 3x 9 |
; 3) |
lim x2 /(1 x) ; |
|
|
|||||
x / 4 |
cos2x |
|
x3 |
x3 8x2 21x 18 |
x1 |
37
Приложения производной |
|
Вариант 5 |
||||
1. Исследовать на экстремум функции: |
|
|||||
1) y |
x3 |
|
; |
2) y x2 / 3 |
(x2 1)1/ 3 ; |
|
2(x 1) |
2 |
|||||
|
|
|
|
3)y e2x x2 ;
2.Составить уравнения всех асимптот следующих кривых:
|
|
|
2) y |
x2 6x 3 |
|
|
1) y 3 1 x3 ; |
; |
|||||
x 3 |
||||||
|
|
|
|
|
3)y x 2ln x ;
3.Провести полное исследование и построить графики функций:
1) y |
4x |
; |
2) y x e x2 ; |
3) y |
3 |
|
1 |
|
x2 4 |
x |
x3 |
||||||
|
|
|
|
|
4.В круг радиуса R вписан равнобедренный треугольник. При каком соотношении сторон треугольник будет иметь наибольшую площадь.
5.Составить уравнения касательной и нормали к графику функции в точке x x0 , или соответствующей значению параметра t t0 :
|
1) y |
1 |
(x2 2x 3) , |
x 4 ; |
||
|
|
|||||
|
4 |
|
|
0 |
||
|
|
|
|
|||
|
2) x 2 cost, |
t0 / 3 |
|
|||
|
y sin t, |
|
||||
6. Используя правило Лопиталя, найти пределы: |
||||||
1) lim |
arctg x ln (1 x2 ) |
; |
2) lim (e2x x)1/ x ; |
|||
3x |
||||||
x0 |
|
x0 |
||||
|
|
|
|
|||
|
3) |
lim (xn e x ) ; |
||||
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
38 |
|
|
|
Приложения производной |
|
|
Вариант 6 |
||||
1. Исследовать на экстремум функции: |
|
|
|
||||
|
|
4x |
|
|
|
|
|
1) y |
|
; |
2) y (x 1)3 |
3 x2 ; |
|||
|
x2 |
||||||
4 |
|
|
|
|
|
3)y ln (9 x2 ) ;
2.Составить уравнения всех асимптот следующих кривых:
|
|
|
|
|
x3 |
|
|
|
1) y 9x2 1 ; |
2) |
y |
|
; |
||||
2(x |
1)2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
3)y x e x ;
3.Провести полное исследование и построить графики функций:
|
4 |
|
|
|
|
|
|
1) y x |
; 2) y x2 x 1 |
; |
3) y x ln x |
||||
|
|||||||
x 2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
4. Из всех цилиндров данного объёма V |
найти тот, у которого |
||||||
полная поверхность наименьшая. |
|
|
5.Составить уравнения касательной и нормали к графику функции в точке x x0 , или соответствующей значению параметра t t0 :
1) |
y |
|
2x |
|
|
, |
x0 2 ; |
||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
||||||
|
|
x2 1 |
|
|
|
||||
|
|
t |
3 |
, |
|
|
|
||
2) |
x 1 |
|
|
|
|
||||
|
|
t 2 ), |
|
|
|
||||
|
y t (1 |
t |
0 |
2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
6. Используя правило Лопиталя, найти пределы:
1) lim |
2x ln (1 2x) |
; |
|
x2 |
|||
x0 |
|
3) lim
x1
2) lim (3 |
x |
) |
tg (x / 4a) |
; |
|
a |
|
||||
x2a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos( x / 2) ln (1 x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
39 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Приложения производной |
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант 7 |
||||||
1. Исследовать на экстремум функции: |
|
|
|
|
|||||||||||
1) y |
ln |
x |
|
; |
2) |
y |
|
e x |
|
|
; |
3) y |
x4 |
|
; |
|
|
|
|
2(x |
1) |
x3 1 |
|||||||||
|
|
||||||||||||||
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|||||||
2. Составить уравнения всех асимптот следующих кривых: |
|||||||||||||||
1) y x 2arctg x ; |
|
|
|
|
|
|
2) y x ln (x2 1) ; |
||||||||
|
|
|
|
|
3) |
y |
1 x3 |
|
; |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Провести полное исследование и построить графики функций:
1) y |
2 |
|
1 |
; |
2) y 3 3 |
|
x ; |
3) y x |
ln x |
; |
|
x |
|||||||||||
x |
x2 |
x |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
4.В треугольник, основание которого a , высота h , вписан прямоугольник наибольшей площади (основание прямоугольника лежит на основании треугольника). Найти стороны этого прямоугольника.
5.Составить уравнения касательной и нормали к графику функции в точке x x0 , или соответствующей значению параметра t t0 :
1) |
y x x3, |
x 1 ; |
|
|
0 |
2) |
x arcsint, |
t0 1 |
|
y arccos(1 t), |
6. Используя правило Лопиталя, найти пределы:
1) lim |
x ctg x 1 |
; |
2) lim |
(1 ex )1/ x ; |
||||
x2 |
|
|||||||
x0 |
|
|
x |
|||||
|
3) lim |
|
x3 |
6x 6sin x |
|
; |
||
|
|
|
x5 |
|||||
|
x0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Приложения производной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант 8 |
||||||
1. |
Исследовать на экстремум функции: |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
x 1 |
|
|
|
|
|
3 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1) y 5 |
|
; |
2) y |
x |
|
; 3) |
y x2 ln x ; |
|||||||||
|
|
x2 |
|
|
x 1 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2. |
Составить уравнения всех асимптот следующих кривых: |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
y |
x4 27 |
; |
|||||||||
|
1) y x2 x 1 x2 x 1 ; 2) |
||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2x3 |
3)y 1 e1/ x ;
3.Провести полное исследование и построить графики функций:
|
|
10x |
|
y 5x e x ; |
|
|
|
||
1) |
y |
; 2) |
3) y x 3 (x 1)2 ; |
||||||
|
|
||||||||
(1 |
x)3 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
4.Из всех прямоугольников данного периметра P найти тот, у которого диагональ наименьшая.
5.Составить уравнения касательной и нормали к графику функции в точке x x0 , или соответствующей значению параметра t t0 :
1) |
y |
x16 9 |
, |
x 1 ; |
|
||||
|
1 5x2 |
0 |
||
|
|
|||
2) |
x t sin t cost, |
t0 / 4 |
||
|
y sin t t cost, |
6. Используя правило Лопиталя, найти пределы:
1) lim |
3tg |
4x 12tg x |
|
; |
2) lim |
(ctg x)1/ ln x ; |
|
|
|
||||
x0 |
3sin |
4x 12sin x |
x0 |
|||
|
3) lim ( |
1 |
tg x) ; |
|
||
|
cos x |
|
||||
|
|
x / 2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|