- •Сахалинский государственный университет
- •Никитина Алла Борисовна, Чан Сун Нами
- •Программа курса «Математика»
- •Раздел 6. Дифференциальное исчисление функций
- •Раздел 7. Элементы интегрального исчисления
- •Раздел 8. Элементы теории рядов
- •Раздел 9. Элементы теории дифференциальных уравнений
- •Раздел 10. Элементы теории поля
- •Предел функции в точке
- •1.2. Методические указания и решение типового варианта
- •Дифференциал функции в точке
- •Основные теоремы дифференциального исчисления
- •Методы исследования функций и поведения их графиков.
- •Функция двух переменных
- •1.3. Вопросы для контроля
- •Раздел 2. Математический анализ
- •2.1. Методические указания и решение типового варианта контрольной работы № 3
- •2.2. Методические указания и решение типового варианта контрольной работы № 4 Элементы теории поля
- •2.3. Вопросы для контроля
- •Раздел 3. Теория вероятностей
- •3.1. Методические указания и решение типового варианта
- •Контрольная работа № 1 по теме: «Элементы векторной алгебры и аналитической геометрии»
- •Контрольная работа № 2
- •Контрольная работа № 3
- •Контрольная работа № 4
- •Контрольная работа № 5
- •Значение функции Пуассона
- •Список литературы
Дифференциал функции в точке
Определение:Дифференциалом функции
в точке х0называется главная
линейная часть приращения этой функции,
зависящая линейно от приращения
.
Дифференциал
функции равен
.
Дифференциал функции отличается от
приращения функции на бесконечно малую
более высокого порядка по сравнению с
величиной
,
поэтому это обстоятельство используют
для приближенных вычислений
откуда
.
Основные теоремы дифференциального исчисления
Теорема Ролля:Если функция![]()
непрерывна на отрезке
,дифференцируема внутри этого отрезка,
имеет равные значения на концах отрезка, т. е.
,
то существует хотя бы одна точкаx=c(a<c<b) такая, что
.
Теорема Лагранжа:Если функция![]()
непрерывна на отрезке
,дифференцируема на (а, в), то существует хотя бы одна точка x=c(a<c<b), для которой выполняется равенство:
.
Теорема Коши:Если две функции
и![]()
непрерывны на отрезке
,дифференцируемы на (а, в), причем
,
то найдется такая точкаx=c(a<c<b),
для которой выполняется равенство
.
Если
и
или
и
,
то при вычислении предела отношения
этих функций будем получать неопределенности
вида
,
.
Для раскрытия этих неопределенностей
используют правило Лопиталя. Если
функции
и
удовлетворяют условиям теоремы Коши,
в окрестности точки
существует
,
то существует и предел
,
и эти пределы равны
=
.
Методы исследования функций и поведения их графиков.
Признаки возрастания функции (убывания функции)
• Если дифференцируемая
функция
возрастает (убывает) на некотором отрезке
,
то производная на этом отрезке
неотрицательна (неположительна), т. е.![]()
.
• Если непрерывная
функция
дифференцируема и имеет положительную
(отрицательную) производную на отрезке
,
то она возрастает (убывает) на этом
отрезке.
Определение:Точки, в которых производная первого порядка обращается в нуль или терпит разрыв, называются критическими.
Теорема (необходимый
признак локального экстремума):Если
функция
имеет в точке
экстремум, то
либо
не существует.
Теорема
(первый достаточный признак локального
экстремума):
Пусть
являетсянепрерывной на
,
причем
– критическая точка, функция является
дифференцируемой во всех точках
(кроме, может быть, самой
),
тогда: если
для всех
и
для всех
,
то в точке
функция
имеет максимум. Если
для всех
и
для всех
,
то в точке
функция имеет минимум.
Теорема (второй
достаточный признак экстремума): Пусть
функция
дважды дифференцируема и
– критическая точка, тогда если
,
то
– точка минимума; если
,
то
– точка максимума функции.
Теорема (достаточное
условие выпуклости графика функции):Если во всех точках интервала
производная второго порядка функции
отрицательна (положительна), т. е.
(
),
то кривая выпукла вверх (вниз) на этом
интервале.
Теорема (достаточный
признак точки перегиба):Если в точке![]()
или
не существует и при переходе через эту
точку производная
меняет знак, то
является точкой перегиба.
Определение:Прямая называется асимптотой данной
кривой
,
если расстояние от точки М кривой до
прямой, при удалении точки М в бесконечность,
стремится к нулю.
Если
,
то
– вертикальная асимптота.
Если существуют
пределы:
и
,
то прямая
– наклонная асимптота графика функции.
Еслиk= 0,y=b– горизонтальная
асимптота.
Примерная схема исследования функций
Для исследования функции и построения графика надо:
Найти область определения функции.
Найти точки пересечения графика с осями координат, вертикальные асимптоты.
Исследовать функцию на четность, периодичность.
Исследовать на монотонность и найти экстремумы.
Найти интервалы выпуклости, точки перегиба.
Найти асимптоты графика.
Построить график функции.
Задача.Исследовать функцию
и построить график.
Решение:Областью определения функции является
множество всех действительных чисел,
кромеx= 2; прямаяx= 2 является вертикальной асимптотой
графика функции, так как
.
Функция принимает все положительные значения, кроме y= 1, так как
при
.
;
но
– точка разрыва.
Х
3) Функция экстремумов не имеет и возрастает на каждом из промежутков.
4) Промежутки выпуклости функции:
;
при
и
– точка перегиба.
5) Так как
,
то
– горизонтальная асимптота графика
функции,
– точка перегиба.




На основании проведенного исследования можно построить график.
Х
