Добавил:
kostikboritski@gmail.com Выполнение курсовых, РГР технических предметов Механического факультета. Так же чертежи по инженерной графике для МФ, УПП. Писать на почту. Дипломы по кафедре Вагоны Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Шпоры по матану(1 курс).doc
Скачиваний:
114
Добавлен:
31.10.2017
Размер:
721 Кб
Скачать
☆

1 2. Правило Лопиталя

Т еорема (правило Лопиталя). Пусть А – число, символ одностороннего предела (А=а±0) или символ бесконечности (А=±∞). Пусть функции ƒ(х) и g(х) либо обе бесконечно малые, либо обе бесконечно большие при х→А. Тогда, если существует предел

(конечный или бесконечный),

то существует и предел при этом выполняется равенство:

Доказательство:

Д оказательство теоремы дадим в случае, когда ƒ(х) и g(х) – бесконечно малые функции и А=а – число. Изменим, если это необходимо, определение функций ƒ(х) и g(х) в точке а так, чтобы значения этих функций в точке а были бы равны нулю: ƒ(х) = g(х)=0. Так как

и

т о ƒ(х) и g(х) непрерывны в точке а, и к этим функциям можно применить теорему Коши. Учитывая, что ƒ(а) = ƒ(b)=0, получим

для некоторой точки с, расположенной между точками а и х. При х→а имеем с→а и, следовательно если ƒ(х)→0 и g(х)→0 (соответственно, |ƒ(х)|→+∞, |g(х)|→+∞), когда а→А. Правило Лопиталя позволяет во многих случаях найти предел вида

или, иными словами, раскрыть неопределенность.

В ряде случаев по правилу Лопиталя удается раскрыть неопределенности вида

Д ля этого следует воспользоваться тождеством

которое приводит указанные неопределенности к виду 0•х.

13 .Производные и дифференциалы высших порядкров.

Если для функции y=f(x) определена производная у(к-1) порядка (к-1), то производную у(к) порядка к (при условии ее существования) определяют как производную от производной порядка (к-1), т.е. у(к) = (у(к-1))′ . В частности, у’’=(y’)’- производная второго порядка, y’’’=(y’’)’ – третьего и т.д.

При вычислении производных высших порядков используют те же правила, что и для вычисления у’.

Табл. Произ-х высшего порядка:

f(x)

fn(x)

Xa

Ex

Ekx

Akx

Lnx

Logax

Sinkx

Cos kx

A(a-1)*(a-2)*…*(а-n+1)*х a-n

Ех

Kn*ekx

(K* Lna)n*akx

(-1)n-1*(n-1)!/xn

(-1)n-1*(n-1)!/(xn*lna)

kn*sin(kx+n*π/2)

kn*cos (kx+n*π/2)

Дифференциалы высших порядков ф-и y=f(v) последовательно определяются таким образом:

d2y=d(dy) – диф-л 2-го порядка

d3y=d(d2y)…

dny=d(d n-1 y) - диф-л n-го порядка

Если ф-я y=f(v), где v – независимая переменная или линейная ф-я v=кх+в переменной х, то d2y=y’’(dv)2, d3y=y’’’(dv)3,…, dny=y(n)(dv)n.

Если же y=f(v), где v=g(x)≠кх+в, то d2y=f’’(v)*(dv)2+ f’(v)d2v и т.д. (т.е. св-во инвариантности не выполняется).

14 Формула Тейлора.

Пусть функция f(x) имеет n производных в точке x0. Многочлен

T(x) = f(x0) + ( (f’(x0))/1! )(x – x0)1 + (f ”(x0))/2!(x – x0)2 +…+ (f (n)(x0))/n!(x – x0)n

Называется n-м многочленом Тейлора функции f(x) в точке x0.

Пусть функция f(x) имеет в ε – окрестности точки x0 (n + 1) производных. Тогда для любой точки х из этой окрестности найдется точка с, расположенная между точками х и х0, для которой выполняется следующая формула

F(x) = T(x) + ( f(n+1)(c) / (n + 1)!)(x – x0)n+1 – формула Тейлора,

где Т(x) – n-й многочлен Тейлора функции f(x) в точке х0,

rn(x) = ( f(n+1)(c) / (n + 1)!)(x – x0)n+1 – остаточный член в формуле Лагранжа.

Предположим, что (n+1)-я производная функция f(x) ограничена в окрестности точки х0. Тогда rn(x) является бесконечно малой более высокого порядка, чем (х-х0)n при х  х0. (lim (rn(x)/(х-х0)n) = lim [((f(n+1)(c))/(n+1)!)(x-x0)] = 0 – в силу

ХХо ХХо

Ограниченности f(n+1) (c) в окрестности х0.) Следовательно ошибка в приближенном равенстве f(x)  Tn(x) (*) также является бесконечно малой более высокого порядка, чем (х – х0)n, когда х  х0.

Формула (*) применяется для приближенных вычислений.

Используя равенство (*) можно подучить, например следующие формулы (при х0):

  1. (1+x)  1 + (/1!)x + ((-1)/2!)x2 +…+ ((-1)…(-n+1)/n!)xn,

  2. ex  1 + x/1! + x2/2! +…+ xn/n!,

  3. ln(1+x)  x – x2/2 + x3/3 – x4/4 +…+(-1)n+1xn/n

  4. sin x  x – x3/3! + x5/5! – x7/7! +…+(-1)kx2k+1/(2k+1)!,

  5. cos x  1 – x2/2! + x4/4! – x6/6! +…+(-1)kx2k/(2k)!,

где в каждом случае ошибка является бесконечно малой относительно хn.