
Shvedenko_Nachala_matematicheskogo_analiza_2011
.pdf
241
4. pOSKOLXKU DLQ FUNKCII y = ln(1 + x) WYPOLNQ@TSQ
SOOTNO[ENIQ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
y0(x) = |
|
1 |
|
|
|
y0(0) = 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
1+x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
y00 x |
|
(;1) 1 |
y |
00 |
(0) = (;1) 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
( ) = |
(1+x)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
y000 x |
|
(;1)2 1 2 |
|
|
|
y000 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
( ) = |
(1+x)3 |
|
|
|
|
|
|
|
(0) = ( |
1) |
|
|
1 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .;. . . |
. . . . . . . . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
y(n) x |
|
( |
|
1)n;1 1 |
2 (n;1) |
y(n) |
(0) = ( 1) |
n;1 |
|
|
1 |
|
|
2 |
|
n |
|
1) |
||||||||||||||
( ) = ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
; |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
(1+x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
||||||||||||
y(n+1) x |
|
|
(;1)n 1 |
2 (n;1) n |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
( ) = |
|
|
(1+x)n+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
FORMULA mAKLORENA DLQ \TOJ FUNKCII IMEET WID |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
x3 |
|
|
x4 |
|
|
|
n;1 |
xn |
|
|
|
|
|
|
|||||||
ln(1 + x) = x; |
2 |
|
|
+ |
3 |
|
; 4 |
+ + (;1) |
|
|
|
n |
|
|
+ rn(x), |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
(;1)n xn+1 |
|
|
OSTATOK W ZAPISI lAGRANVA |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
(n+1)(1+c)n+1 |
( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
||||||||||||
GDE rn(x) = 8( |
1)n(1 |
|
|
|
)n xn+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
> |
|
|
|
; |
|
|
|
n+1 |
|
(OSTATOK W ZAPISI kO[I): |
|
|||||||||||||||||||
|
|
> ; |
(1+ |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
< |
|
x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
~TOBY IZ \TOJ FORMULY WYWESTI RAZLOVENIE mAKLORENA |
||||||||||||||||||||||||||||||||
LOGARIFMA |
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln(1+ x) = x ; x22 + x33 ; + (;1)n;1 xnn + ;1 < x 61 ,
SLEDUET DOKAZATX, ^TO L@BOGO FIKSIROWANNOGO ZNA^ENIQ x
IZ PROMEVUTKA (;1 1] OSTATKI r1(x) r2(x) : : : rn(x) : : :
OBRAZU@T BESKONE^NO MALU@ POSLEDOWATELXNOSTX. oKAZYWA- ETSQ, ^TO SDELATX \TO, OPIRAQSX LI[X NA ODNU IZ DWUH PRI- WEDENNYH ZAPISEJ \TIH OSTATKOW | lAGRANVA ILI kO[I | NEWOZMOVNO: ZAPISX lAGRANVA \FFEKTIWNA PRI 0 <x 61, NO NE PRI ;1 < x < 0, TOGDA KAK ZAPISX kO[I \FFEKTIWNA PRI 0 < jxj< 1, NO NE PRI x = 1.
iMENNO, ESLI 0 < x 6 1, TO PRIMENENIE DLQ OSTATKA ZAPISI lAGRANVA DAET:

242
j |
rn(x) |
= |
(;1) |
n |
x |
n+1 |
6 |
1 |
|
;! |
0 |
|
n+1 |
|
|||||||||
|
|
|
|||||||||
j |
|
(n+1)(1+c) |
|
n+1 |
|
||||||
|
|
|
|
n!+1 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
STOIT OTMETITX, ^TO PRI ;1 < x < 0 ZNA^ENIE c (A ONO PRI |
FIKSIROWANNOM x ZAWISIT OT n) OKAZYWAETSQ OTRICATELX- NYM, I O POWEDENII WELI^INY (1 + c)n PRI n ! +1 NELXZQ IZWLE^X NIKAKOJ INFORMACII.
eSLI VE 0 < |
j |
x |
< 1, TO PRIMENENIE DLQ OSTATKA ZAPISI |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
kO[I1 |
|
|
|
|
|
j |
|
)n xn+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
( 1)n(1 |
|
|
|
|
(1 |
|
|
)n |
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
j |
rn(x) |
j |
= |
; |
|
|
|
|
; |
n+1 |
|
|
|
= |
|
|
; |
|
n |
j |
|
j |
|
x |
|
n < |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
(1+ |
x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
(1+ x) |
|
1+ x j |
|
j |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
< |
1 |
jxj |
|
|
|
x n |
|
|
|
0. |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
j j j |
n!+1 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
;j |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
;! |
|
|||||||
tEM SAMYM DLQ L@BOGO ZNA^ENIQ x IZ PROMEVUTKA (;1 1] |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
WYPOLNQETSQ SOOTNO[ENIE |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
x3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n;1 |
xn |
|
|
|
|||
|
ln(1+ x) = |
lim |
x |
; 2 |
+ |
3 ; |
+ ( |
|
1) |
|
n |
, |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
n!+1; |
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
T. E. DLQ x 2 (;1 1] IMEET MESTO RAZLOVENIE mAKLORENA |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
x3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n;1 |
xn |
|
|
|
|
|
||||||
|
ln(1+ x) = x ; 2 |
+ |
|
3 |
|
; + (;1) |
|
|
n |
+ |
|
|
(W ^ASTNOSTI, ln 2 = 1; 12 + 13 ; 14 + + (;1)n;1 n1 + ).
5. dLQ FUNKCII y = (1 + x) ( PREDPOLAGAETSQ NECELYM POLOVITELXNYM ^ISLOM)
y0(0) =
y0(0) = ( ;1)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
y(n)(0) = ( ;1) ( ;n+1),
y(n+1)( x) = ( ;1) ( ;n)(1+ x) ;n;1 ,
1 s U^ETOM TOGO, ^TO IZ NERAWENSTW 0< <1 I ;1<x<1 WYTEKA@T: A) NERAWENSTWO x > ;jxj, A SLEDOWATELXNO I NERAWENSTWO 1+ x >1;jxj B) NERAWENSTWO ; < x, A SLEDOWATELXNO I NERAWENSTWO 1; <1+ x.

243
PO\TOMU FORMULA mAKLORENA DLQ \TOJ FUNKCII S OSTATKOM W ZAPISI kO[I PRINIMAET WID
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
(1+x) = 1+ |
|
x+ |
|
|
|
( |
;1) x2+ |
|
+ |
|
|
( ;1) ( ; |
|
|
+1) xn+rn(x), |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GDE |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 2 n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
rn(x) = ( ;1) ( ;n+1)( ;n) |
(1+ x) ;n;1 (1 |
; |
)nxn+1. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
zAPISAW jrn(x)j W WIDE |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
j |
rn(x) |
j |
= j1; j j2; j jn; j |
|
|
(1; ) n |
(1+ x) |
|
|
j |
x |
|
n+1, |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 2 n |
|
|
|
|
|
|
|
(1+x) |
|
|
|
1+ x |
|
|
|
j |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
SLEDUET ZAMETITX: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
A) |
POSKOLXKU |
jn; j < 1 |
PRI |
|
n > , POSLEDOWATELXNOSTX |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
POLOVITELXNYH ^ISEL |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
j1; j , |
j1; jj2; j |
, |
|
: : : |
|
, |
|
j1; jj2 |
; j jn; j , : : : |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 2 n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
QWLQETSQ (NA^INAQ S NEKOTOROGO \NOMERA" n) UBYWA@]EJ, A |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SLEDOWATELXNO, OGRANI^ENNOJ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
B) TAK KAK 0 < < 1, PRI WYPOLNENII NERAWENSTWA |
;1 < x |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
WYPOLNQ@TSQ TAKVE NERAWENSTWA 0 < |
1 |
; |
< |
1 + x, |
W SILU |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
KOTORYH POSLEDOWATELXNOSTX |
|
(1; |
) n |
|
QWLQETSQ OGRANI^EN- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
NOJ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1+ |
x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1+x) |
|
|
|
(1+jxj) , A POSLEDOWATELX- |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
W) |
ESLI |
|
|
1 < x < |
1, TO |
< |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1+x |
|
|
|
|
|
|
1;jxj |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
NOSTX |
|
jxjn |
|
QWLQETSQ BESKONE^NO MALOJ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( 1 1) |
||||||||||||||||||||||||||||
|
s U^ETOM \TIH ZAME^ANIJ DLQ L@BOGO ZNA^ENIQ x |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lim |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 ; |
|
|||||||
WYPOLNQETSQ SOOTNO[ENIE |
|
|
rn(x) = 0, A SLEDOWATELXNO, |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
I SOOTNO[ENIE |
|
|
|
|
|
|
|
|
n!+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
(1+x) = lim ;1+ |
x+ |
|
( |
|
;1) x2 |
+ |
|
+ |
|
|
( ;1) ( |
|
; |
|
+1) xn , |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
n!+1 |
1 |
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
^TO (PO OPREDELENI@) OZNA^AET SPRAWEDLIWOSTX RAZLOVENIQ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
mAKLORENA STEPENI |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
(1+ x) = 1+ |
x+ |
|
|
( ;1) x2 + |
|
|
( |
|
;1)( ;2) x3 + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
<1 |
. |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 2 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j |
j |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|


245
V.3. kAKOWY DOSTATO^NYE USLOWIQ LOKALXNOGO \KSTREMUMA FUNKCII1
1. eSLI FUNKCIQ y = f(x) NEPRERYWNA W TO^KE x0 , A W LEWOJ I PRAWOJ OKRESTNOSTQH \TOJ TO^KI IMEET PROIZWODNU@ f 0(x), SOHRANQ@]U@ ZNAK, NO MENQ@]U@ EGO PRI PEREHODE IZ LEWOJ OKRESTNOSTI W PRAWU@, TO x0 QWLQETSQ DLQ FUNK-
CII TO^KOJ STROGOGO LOKALXNOGO \KSTREMUMA: MAKSIMU- MA, ESLI ZNAK PROIZWODNOJ MENQETSQ S PL@SA NA MINUS, I MINIMUMA, ESLI ON MENQETSQ S MINUSA NA PL@S.
dOKAZATELXSTWO. wZQW PROIZWOLXNO TO^KU x W L@BOJ IZ UKAZANNYH OKRESTNOSTEJ I PRIMENQQ K FUNKCII y = f(x) NA OTREZKE I S KONCEWYMI TO^KAMI x0 I x TEOREMU lAGRANVA (SM. S. 209), RAZNOSTX f(x);f(x0) MOVNO PREDSTAWITX W WIDE f(x) ; f(x0) = f 0(c)(x ;x0), GDE c | TO^KA, PROMEVUTO^NAQ
MEVDU x0. oSTAETSQ ZAMETITX, ^TO (POSKOLXKU TO^KA c LEVIT W TOJ VE OKRESTNOSTI TO^KI x0 , ^TO I TO^KA x) ESLI PROIZ- WODNAQ FUNKCII PRI PEREHODE IZ LEWOJ OKRESTNOSTI TO^KI x0 W PRAWU@ MENQET ZNAK, NAPRIMER, S MINUSA NA PL@S, TO (S U^ETOM TOGO, ^TO S MINUSA NA PL@S MENQET ZNAK I RAZNOSTX x;x0) RAZNOSTX f(x);f(x0) OSTAETSQ POLOVITELXNOJ, A PO- TOMU x0 OKAZYWAETSQ TO^KOJ STROGOGO LOKALXNOGO MINIMUMA
FUNKCII y = f(x). Q.E.D.
2. eSLI W TO^KE x0 FUNKCIQ y = f(x) IMEET PROIZWODNU@,
RAWNU@ NUL@, I WTORU@ PROIZWODNU@, KOTORAQ OTLI^NA OT NULQ, TO W TO^KE x0 U FUNKCII ESTX STROGIJ LOKALXNYJ
\KSTREMUM: MAKSIMUM, ESLI f 00(x0) < 0, I MINIMUM, ESLI f 00(x0) > 0.
|TO UTWERVDENIE ESTX U lAGRANVA ([44], S. 210{211).
1 nEOBHODIMOE USLOWIE \KSTREMUMA OBSUVDALOSX WY[E (SM. S. 207). oPREDELENIQ RAZNOWIDNOSTEJ \KSTREMUMOW PRIWEDENY NA S. 206.

246
dOKAZATELXSTWO. pRIMENENIE ASIMPTOTI^ESKOJ FORMULY
tEJLORA (SM. S. 229) PRI n = 2 DAET PRI x |
! x0 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
f x |
f x |
|
f 0 |
x x |
|
x |
|
|
|
f |
00 x |
|
|
x |
|
|
|
o x |
|
x |
|
|
|
||||||
|
; |
0) + |
|
( |
0) x |
0) |
2 |
+ |
; |
0) |
2 |
, |
|||||||||||||||||
( ) = |
|
( |
0)+ |
( 0)( |
|
|
|
2! |
|
( |
; |
|
|
( |
|
|
|||||||||||||
IZ ^EGO SLEDUET (POSKOLXKU f 0(x0) = 0), |
^TO |
|
|
; |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
f(x) ;f(x0) = (x;x0)2 |
f 00 |
x |
|
|
|
|
|
PRI x ! x0 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
2!( |
0) +o(1) |
, |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
A TAK KAK |
|
|
f |
00 x |
0) |
|
o |
|
|
|
|
f |
00 |
x |
|
|
RAZNOSTX f x |
|
f x |
||||||||||
xlim!x0 |
|
( |
+ |
(1) = |
|
( |
0) |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
2! |
|
|
|
2! |
6= 0, |
|
|
|
|
|
( ); ( |
0) |
OKAZYWAETSQ DLQ L@BOGO x IZ DOSTATO^NO MALOJ OKRESTNOS-
TI TO^KI x0 |
^ISLOM TOGO VE ZNAKA, ^TO I ^ISLO f 00(x0), |
|||
|
0 |
|
= |
( ) |
W SILU ^EGO x |
|
OKAZYWAETSQ DLQ FUNKCII y |
|
f x TO^KOJ |
STROGOGO LOKALXNOGO MAKSIMUMA, ESLI f 00(x0) < 0, I TO^KOJ STROGOGO LOKALXNOGO MINIMUMA, ESLI f 00(x0) > 0 Q.E.D.
3. eSLI FUNKCIQ y = f(x) IMEET W TO^KE x0:
A) PROIZWODNYE f 0(x0), f 00(x0) : : : f(n;1)(x0), RAWNYE NUL@,
B) PROIZWODNU@ f(n)(x0), OTLI^NU@ OT NULQ,
TO W SLU^AE ^ETNOGO n U FUNKCII W TO^KE x0 ESTX STRO-
GIJ LOKALXNYJ \KSTREMUM: MAKSIMUM, ESLI f(n)(x0) < 0, I MINIMUM, ESLI f(n)(x0) > 0 W SLU^AE VE NE^ETNOGO n
\KSTREMUMA U FUNKCII W TO^KE x0 NET.
|TO UTWERVDENIE PRIWEDENO U lAGRANVA NA S. 211{213 EGO MONOGRA- FII [44].
dOKAZATELXSTWO. tAK KAK W SDELANNYH PREDPOLOVENIQH OTNOSITELXNO FUNKCII EE MNOGO^LEN tEJLORA PORQDKA n ESTX
p |
n( ; |
0) = |
( 0)+ |
f (n) x |
0) |
( ; 0) , |
SOOTWETSTWU@]U@ ASIMP |
- |
|||
n! |
|
||||||||||
x x |
|
f x |
( |
|
x x |
n |
|
||||
TOTI^ESKU@ FORMULU tEJLORA |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
f(x) = pn(x |
;x0) + o (x;x0)n x ! x0 , |
|
||||||
MOVNO ZAPISATX W WIDE |
|
|
|
; f(n)(x ) |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
f(x) ;f(x0) = (x;x0)n |
n! 0 |
+ o(1) , x ! x0 . |
|

|
|
|
|
|
|
|
247 |
|
f(n) x |
0) |
|
|
f(n) x |
0) |
|
tAK KAKxlim!x0 |
( |
|
+o(1) = |
( |
6= 0,TO W SLU^AE ^ET- |
||
n! |
|
|
n! |
|
|||
NOGO n RAZNOSTX f(x) ; f(x0) OKAZYWAETSQ DLQ L@BOGO x IZ |
DOSTATO^NO MALOJ OKRESTNOSTI TO^KI x0 ^ISLOM TOGO VE ZNAKA, ^TO I ^ISLO f(n)(x0), W SILU ^EGO x0 OKAZYWAETSQ DLQ FUNKCII y = f(x) TO^KOJ STROGOGO LOKALXNOGO MAKSIMUMA: MAKSIMUMA, ESLI f(n)(x0) < 0, I MINIMUMA, ESLI f(n)(x0) > 0
PRI NE^ETNOM VE n RAZNOSTX f(x) ; f(x0) MENQET (WMESTE S (x;x0)n) ZNAK PRI PEREHODE ^EREZ TO^KU x0 , TAK ^TO \KSTRE- MUMA W \TOJ TO^KE U FUNKCII y = f(x) NET. Q.E.D.
tRI WY[EPRIWEDENNYE UTWERVDENIQ DA@T DOSTATO^NYE USLOWIQ NALI^IQ \KSTREMUMA WO WNUTRENNEJ TO^KE x0 MNO- VESTWA ZADANIQ FUNKCII. sLEDU@]IE ANALOGI PERWOGO IZ UTWERVDENIJ OTNOSITSQ K SLU^A@, KOGDA FUNKCIQ y = f(x) ZADANA (ILI RASSMATRIWAETSQ) NA PROMEVUTKE, I x0 QWLQ- ETSQ EGO KONCEWOJ TO^KOJ (WKL@^AEMOJ W \TOT PROMEVUTOK).
10. eSLI x0 | LEWAQ KONCEWAQ TO^KA PROMEVUTKA, A FUNK- CIQ y = f(x) IMEET PROIZWODNU@ POSTOQNNOGO ZNAKA W PRA-
WOJ OKRESTNOSTI \TOJ TO^KI, QWLQQSX NEPRERYWNOJ SPRAWA
W SAMOJ TO^KE x0 , TO x0 ESTX TO^KA STROGOGO LOKALXNO-
GO \KSTREMUMA DANNOJ FUNKCII NA DANNOM PROMEVUTKE:
MAKSIMUMA ILI MINIMUMA SOOTWETSTWENNO TOMU, QWLQETSQ
PROIZWODNAQ f 0(x) OTRICATELXNOJ ILI POLOVITELXNOJ W PRAWOJ OKRESTNOSTI TO^KI x0 .
dOKAZATELXSTWO. wZQW W PRAWOJ OKRESTNOSTI TO^KI x0
L@BU@ TO^KU x I PRIMENIW K FUNKCII y = f(x) NA OTREZ-
KE [x0 x] TEOREMU lAGRANVA, RAZNOSTX f(x) ; f(x0) MOVNO ZAPISATX W WIDE f(x) ; f(x0) = f 0(c)(x ; x0), GDE c | TO^KA, PROMEVUTO^NAQ MEVDU x0 I x. iZ \TOGO SLEDUET, ^TO RAZ- NOSTX f(x) ;f(x0) DLQ L@BOGO WZQTOGO x IMEET TOT VE ZNAK,
^TO I PROIZWODNAQ W PRAWOJ OKRESTNOSTI TO^KI x0. Q.E.D.

248
100. eSLI x0 | PRAWAQ KONCEWAQ TO^KA PROMEVUTKA I, A FUNKCIQ y = f(x) IMEET PROIZWODNU@ POSTOQNNOGO ZNAKA W
LEWOJ OKRESTNOSTI \TOJ TO^KI, QWLQQSX NEPRERYWNOJ SLE-
WA W SAMOJ \TOJ TO^KE, TO x0 ESTX TO^KA STROGOGO LOKALX- NOGO \KSTREMUMA DANNOJ FUNKCII NA DANNOM PROMEVUTKE: MAKSIMUMA ILI MINIMUMA SOOTWETSTWENNO TOMU, QWLQETSQ PROIZWODNAQ POLOVITELXNOJ ILI OTRICATELXNOJ W LEWOJ OKRESTNOSTI TO^KI x0 .
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
pRIMERY |
. 1. |
y = x3 (1 |
; x)3 . dANNAQ FUNKCIQ IMEET PRI |
||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
WSEH ZNA^ENIQH x, KROME x = 0 I x = 1, PROIZWODNU@ |
|
|||||||||||||||||
2 |
2 |
1 |
1 |
|
|
2 |
|
1 |
|
|
||||||||
y0 = |
1 |
x;3 |
(1;x)3 |
; |
2 |
x3 (1;x);3 = |
1 |
x;3 (1;x);3 |
(1;x) ; 2x , |
|||||||||
3 |
3 |
3 |
||||||||||||||||
KOTORAQ OBRA]AETSQ W NULX TOLXKO PRI x = |
1 |
, |
PO\TOMU WOZ- |
|||||||||||||||
3 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
||
MOVNYMI TO^KAMI \KSTREMUMA DANNOJ FUNKCII QWLQ@TSQ |
||||||||||||||||||
LI[X TO^KI x = 0, x = 1 |
I x = |
1 |
|
. w KAVDOJ IZ \TIH TO^EK |
||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
FUNKCIQ NEPRERYWNA, NO: |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PRI PROHOVDENII ^EREZ TO^KU x = 0 PROIZWODNAQ OSTAETSQ
POLOVITELXNOJ, TAK ^TO FUNKCIQ WOZRASTAET2 W OKREST-
NOSTI \TOJ TO^KI I POTOMU NE IMEET W NEJ \KSTREMUMA PRI PROHOVDENII ^EREZ TO^KU x = 13 (SLEWA NAPRAWO) PRO-
IZWODNAQ MENQET ZNAK S PL@SA NA MINUS, PO\TOMU x = 13 ESTX TO^KA STROGOGO LOKALXNOGO MAKSIMUMA DANNOJ FUNKCII
PRI PROHOVDENII ^EREZ TO^KU x = 1 (SLEWA NAPRAWO) PRO- IZWODNAQ MENQET ZNAK S MINUSA NA PL@S, W SILU ^EGO x = 1
ESTX TO^KA STROGOGO LOKALXNOGO MINIMUMA FUNKCII.
2. y = x ; ln(1 + x). dANNAQ FUNKCIQ OPREDELENA NA PRO- MEVUTKE ;1 < x < +1 I IMEET W L@BOJ EGO TO^KE PROIZWOD-
NU@ y0 = 1; 1 , RAWNU@ NUL@ LI[X PRI x = 0. pOSKOLXKU x+1
2 sM. S. 212, PRIZNAK WOZRASTANIQ FUNKCII NA PROMEVUTKE.

|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
249 |
|
y00 = |
1 |
> 0, ZNA^ENIE x = 0 ESTX TO^KA STROGOGO LOKALX- |
|||||||||
2 |
|||||||||||
|
(x+1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NOGO MINIMUMA DANNOJ FUNKCII. |
|
|
|
|
|
|
|||||
3. |
y = x |
; |
ln(x2 + 1). dANNAQ IMEET W L@BOJ TO^KE DEJ- |
||||||||
|
|
|
|
0 |
|
2x |
|
|
|
|
|
STWITELXNOJ OSI PROIZWODNU@ y |
|
= 1; x2+1 , RAWNU@ NUL@ |
|||||||||
LI[X PRI x = 1. wTORAQ PROIZWODNAQ y00 = 2 |
x2 |
TAK- |
|||||||||
2 |
;12 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x |
+1) |
|
VE RAWNA NUL@ PRI x = 1. pOSKOLXKU TRETXQ PROIZWODNAQ NE RAWNA NUL@ PRI x = 1, SLEDUET WYWOD: FUNK-
CIQ NE IMEET TO^EK \KSTREMUMA NA DEJSTWITELXNOJ OSI.
4. nAJTI NAIBOLX[EE I NAIMENX[EE ZNA^ENIQ FUNKCII |
||||||||||||||
y = |
1;x+x22 |
NA OTREZKE1 0 6 x 6 1. w L@BOJ TO^KE DANNOGO |
||||||||||||
|
1+x;x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
OTREZKA FUNKCIQ IMEET PROIZWODNU@ |
|
|
|
|||||||||||
|
y0 |
|
(;1+2x)(1+x;x2);(1;2x)(1;x+x2) |
2(2x;1) |
||||||||||
|
|
= |
|
(1+x;x2)2 |
= (1+x;x2)2 , |
|||||||||
RAWNU@ NUL@ PRI x = |
1 |
, OTRICATELXNU@ PRI x < |
1 |
I POLO- |
||||||||||
2 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
2 |
||||
VITELXNU@ PRI x > |
|
. w SOOTWETSTWII S UTWERVDENIQMI 1, |
||||||||||||
|
||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
||
1' I 1" SLEDUET WYWOD: |
ZNA^ENIE x = |
QWLQETSQ DLQ FUNKCII |
||||||||||||
|
||||||||||||||
|
1;x+x22 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|||||
y = |
NA OTREZKE 0 6 x 6 1 TO^KOJ STROGOGO LOKALX- |
1+x;x
NOGO MINIMUMA, A ZNA^ENIQ x = 0 I x = 1 (KONCEWYE TO^KI
OTREZKA) | TO^KAMI STROGOGO LOKALXNOGO MAKSIMUMA. pOD-
S^ET ZNA^ENIJ FUNKCII PRI x = |
1 |
, x = 0 I |
x = 1 PRIWODIT |
|||||
2 |
||||||||
|
|
|
|
3 |
|
|
||
K ZAKL@^ENI@: NAIMENX[EE ZNA^ENIE y = |
|
FUNKCIQ PRINI- |
||||||
|
||||||||
|
1 |
|
5 |
|
|
|||
MAET WO WNUTRENNEJ TO^KE x = |
|
OTREZKA [0 1] NAIBOLX[EE |
2
ZNA^ENIE y = 1 FUNKCIQ PRINIMAET W KONCEWYH TO^KAH x = 0
Ix = 1 \TOGO OTREZKA.
1 nA \TOM OTREZKE FUNKCIQ NEPRERYWNA, PO\TOMU SU]ESTWOWANIE NAIBOLX[EGO I NAIMENX[EGO ZNA^ENIJ FUNKCII NA \TOM OTREZKE OBES- PE^IWAETSQ SWOJSTWOM DOSTIVENIQ NEPRERYWNOJ FUNKCIEJ NA OTREZKE EE TO^NOJ WERHNEJ I TO^NOJ NIVNEJ GRANEJ (SM. S. 147, TEOREMA 2).

250
V.4. kAKU@ FUNKCI@ NAZYWA@T WYPUKLOJ NA PROMEVUTKE
fUNKCI@ y = f(x) NAZYWA@T WYPUKLOJ WNIZ NA PROME- VUTKE I, ESLI PRI L@BOM WYBORE TO^EK x1 < x < x2 \TOGO PROMEVUTKA TO^KA P (x f(x)) LEVIT POD OTREZKOM, SOEDINQ-
@]IM TO^KI P1(x1 f(x1)) I P2(x2 f(x2)) (RIS. 16, A). ~ASTO \TO WYRAVA@T SLOWAMI: DUGA GRAFIKA FUNKCII MEVDU TO^- KAMI P1(x1 f(x1)) I P2(x2 f(x2)) LEVIT NIVE SOEDINQ@]EGO \TI TO^KI OTREZKA HORDY GRAFIKA.
rIS. 16
fORMULXNYM WYRAVENIEM DANNOGO TREBOWANIQ1 SLUVIT
WYPOLNENIE DLQ L@BYH ZNA^ENIJ x |
|
< x < x |
|
x x |
2 2 |
I |
, |
NE- |
||||||||||
RAWENSTWA |
f x |
|
f x |
< |
f x |
f x |
|
1 |
|
2 |
1 |
|
|
|||||
( ); |
|
( 1) |
|
( 2); |
( ) |
, OZNA^A@]EGO, ^TO \UGLO- |
||||||||||||
|
|
x;x1 |
|
|
x2 ; x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
WOJ KO\FFICIENT" OTREZKA P1P MENX[E \UGLOWOGO KO\FFI- |
||||||||||||||||||
CIENTA" OTREZKA P P2 |
(RIS. 16, B). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
||||||||||||||||
1 s U^ETOM TOGO, |
^TO DLQ TO^EK (x y) HORDY GRAFIKA WYPOLNQETSQ |
|||||||||||||||||
RAWENSTWO |
y ;f(x1) |
= |
f(x2); y |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
x;x1 |
x2 ;x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|