- •Комплексное число. Алгеброическая, тригонометрическая и показательные формы записи.
- •Действия над комплексными числами. Возведение в степень. Извлечение корня n-ой степени.
- •Понятие функции. Способы задания
- •Аналитический способ
- •Графический способ. Числовые функции можно также задавать с помощью графика. Пусть - вещественная функция n переменных.
- •4.Числовая последовательность, ее предел. Свойства пределов.
- •Свойства пределов функции
- •Предел функции
- •6.Бесконечно малые и бесконечно большие функции
- •7. Сравнение бесконечно малых и бесконечно больших функций.
- •8. Первый замечательный предел. Следствия.
- •9.Второй замечательный предел. Следствия.
- •10.Непрерывность функции. Односторонние пределы.
- •11. Классификация точек разрыва.
- •12. Производная. Физический и геометрический смысл
- •Физический смысл производной.
- •13. Связь между непрерывностью и дифференцируемостью функции
- •Правила дифференцирования
- •15.Производные суммы, произведения функций
- •17. Производная сложной функции Производная сложной функции:
- •18. Производная неявной и параметрически заданной функции
- •19. Логарифмическое дифференцирование. Производные функций
- •20. Производная обратной функции. Производные .
- •21 Производные высших порядков
- •23. Теорема Роля
- •25. Теорема Коши.
- •28. Формула Тейлора для многочлена
- •29. Формула Тейлора для функций
- •32. Выпуклость, вогнутость, точки перегиба
- •33. Асимптоты кривой
- •35. Задачи на наибольшее и наименьшее значение функций
- •36. Понятие первообразной. Неопределённый интеграл. Его свойства
- •41. Интегрирование иррациональных выражений
- •42. Определённый интеграл. Определение. Геометрический смысл
- •43. Определённый интеграл. Свойства
- •44. Интеграл с переменным верхним пределом
- •45. Формула Ньютона – Лейбница
23. Теорема Роля
Теорема Ролля. Если функция y= f(x) непрерывна на отрезке [a; b], дифференцируема во всех внутренних точках этого отрезка (т.е. на (а; b)) и на концах отрезка обращается в нуль f(a) = f(b) = 0, то на (a; b) найдется хотя бы одна точка c (a; b), в которой f'(c) = 0.
Доказательство. Так как функция f(x) непрерывна на [a; b], то по одной из теорем о непрерывных функциях она достигает на этом отрезке наибольшего значения и наименьшего. Пусть
Заметим, что если М = m, то f(x) = const = 0 (по условию теоремы f(a)=f(b)=0) и, следовательно, f'(x)=0при всех x [a; b] .
Предположим, что M≠m, тогда, по крайней мере, одно из этих чисел отлично от нуля. Для определенности будем считать, что М ≠0 и М > 0.
Пусть в точке x = c f(c)=М, при этом c≠a и с ≠ b, т.к. f(a)=f(b)=0. Придадим значению c приращение Δx и рассмотрим новую точку c+Δx. Поскольку f(c) – наибольшее значение функции, то f(c+Δx) – f(c)≤0 для любого Δx. Отсюда следует, что
Переходя в этих неравенствах к пределу при Δx→0 и учитывая, что производная при x = c существует, будем иметь:
Но неравенства f'(c) ≤ 0 и f'(c) ≥ 0 одновременно возможны лишь в случае, когда
Эта теорема имеет простой геометрический смысл. Если непрерывная кривая, имеющая в каждой точке касательную, пересекает ось Ox в точках x=a и x=b, то на этой кривой найдется хотя бы одна точка с абсциссой c, a < c < b, в которой касательная параллельна оси Ox. Заметим, что доказанная теорема останется справедливой, если предположить, что на концах отрезка функция принимает равные значения f(a)=f(b), не обязательно равные нулю. Кроме того, отметим, что если внутри [a; b] найдется хотя бы одна точка, в которой производная функции f(x) не существует, то утверждение теоремы может оказаться неверным. |
24. Теорема Лагранжа
-
Теорема Лагранжа. Если функция y= f(x) непрерывна на [a; b] и дифференцируема во всех внутренних точках этого отрезка, то внутри отрезка [a; b] найдется хотя бы одна точка c, a<c<b такая, чтоf(b) – f(a)=f'(c)(b – a).
Доказательство. Обозначим и рассмотрим вспомогательную функцию F(x) = f(x) – f(a) – k(x – a).
Выясним геометрический смысл введенной функции. Для этого рассмотрим график данной функции на [a; b] и напишем уравнение хорды АВ. Заметим, что угловой коэффициент хорды и она проходит через точку A(а; f(a)). Следовательно, ее уравнение
y = f(a) + k(x – a).
Но F(x)=f(x)–[f(a)+k(x–a)]. ПоэтомуF(x) при каждом x есть разность ординат графика y= f(x) и хорды, соответствующих точкам с одинаковой абсциссой.
Легко видеть, что F(x) непрерывна на [a; b] , как разность непрерывных функций. Эта функция дифференцируема внутри [a; b] и F(a)=F(b)=0. Следовательно, к функции F(x) можно применить теорему Ролля. Согласно этой теореме найдется точка c (a; b), что F'(c)=0. Но F '(x) = f'(x) – k, а значит,F'(c) = f'(c) – k = 0.
Подставляя в это равенство значение k, получим
,
что и требовалось доказать.
Теорему Лагранжа геометрически можно пояснить так. Рассмотрим график функции y=f(x), удовлетворяющий условиям теоремы и соединим концы графика на [a; b] хордой AB. Как мы уже отметили, отношение для хорды AB, а f'(c) есть угловой коэффициент касательной. Следовательно, теорема утверждает, что на графике функции y=f(x) найдется хотя бы одна точка, в которой касательная к графику параллельна хорде, соединяющей концы дуги.