- •О конечных пределах
- •Эквивалентных бесконечно малых величин
- •Точка разрыва функции
- •Производная и дифференциал Вычисление производных
- •Дифференцирование сложной функции
- •И дифференциала функции
- •Применение правила Лопиталя к нахождению предела функции
- •Раскрытие неопределенностей типа
- •Применение производной к исследованию функции. Построение графиков функций Промежутки монотонности и точки экстремума функции
- •Раскрытие неопределенностей типа и
- •Раскрытие неопределенностей типа и
- •Выпуклость и вогнутость графика функции. Точки перегиба
- •Асимптоты графика функции
- •Общий план исследования функции
Раскрытие неопределенностей типа и
Непосредственно
применять правило Лопиталя можно только
для раскрытия
неопределенностей типа
или
.
Согласно этому правилу, предел
отношения двух бесконечно малых (или
двух бесконечно больших)
существует и равен пределу отношения
их производных:
![]()
если выполнены условия:
1) функции f(x), g(x) дифференцируемы в некоторой окрестности точки х = а и g'(х) ≠ 0 в этой окрестности (кроме, может быть самой точки а);
2)
![]()
3)
существует
(конечный или бесконечный), при этом а
может
быть как числом, так и одним из символов:
![]()
ПРИМЕР
28. Найти

РЕШЕНИЕ:
Поскольку
и
то
имеем неопределенность
типа
.
Функции
дифференцируемы
на всей
числовой оси. Найдем предел отношения
их производных:


Так как этот предел существует, то согласно правилу Лопиталя:

Замечание.
Если предел отношения производных
вновь представляет
собой неопределенность типа
или
,
то правило Лопиталя
применяется еще раз.
Раскрытие неопределенностей типа и
Неопределенность
типа
или
следует вначале путем тождественных
преобразований привести к неопределенностям
типа
или
,
для раскрытия которых можно непосредственно
применить правило Лопиталя.
ПРИМЕР
29. Найти
![]()
РЕШЕНИЕ:
При
аргумент логарифмической функции
Так как
и
,
то
возникает
неопределенность типа
.
Обычно в таких случаях один из
сомножителей записывают в знаменатель
данного выражения:

Получена
неопределенность типа
,
к которой применимо правило Лопиталя:

(поскольку
).
Здесь имеет место неопределенность
типа
,
для
раскрытия которой снова применяем
правило Лопиталя:

ПРИМЕР
30.
Найти
![]()
РЕШЕНИЕ:
Выражение в скобках, представляющее
собой неопределенность
типа
,
приводим к общему знаменателю:
![]()
Полученную
неопределенность типа
раскроем по правилу Лопиталя (в
ходе вычислений это правило применено
дважды):

Раскрытие неопределенностей типа
При раскрытии указанных неопределенностей используются:
а) основное
логарифмическое тождество
(в
частности,
);
б) непрерывность показательной функции, в силу чего:
![]()
ПРИМЕР
31. Найти
.
РЕШЕНИЕ:
Поскольку
,
имеем неопределенность типа
.
Найдем
вначале
предел логарифма заданной функции:
.
Здесь
возникла неопределенность типа
.
Если
учесть, что
,
то
перейдем к неопределенности типа
,
которую можно раскрыть по правилу
Лопиталя:


Теперь используем основное логарифмическое тождество и свойство непрерывности показательной функции:
![]()
Таким
образом, для вычисления
в случае неопределенностей
,
применяем правило:
![]()
.
Применение производной к исследованию функции. Построение графиков функций Промежутки монотонности и точки экстремума функции
Чтобы
определить промежутки возрастания и
убывания функции
,
а также ее точки экстремума, надо вначале
найти первую производную у'(х)
заданной
функции. Затем следует определить
промежутки,
на которых эта производная сохраняет
свой знак: там, где у'(х)
>
0, функция у(х)
возрастает; если же у'(х)
< 0,
то на этом промежутке функция у(х)
убывает.
Чтобы найти точки экстремума (максимума или минимума) функции у(х), прежде всего определяют критические точки функции у(х), то есть точки, входящие в множество определения функции, в которых выполняется необходимое условие экстремума: либо у'(х) = 0, либо у'(х) = ∞, либо у'(х) не существует. Затем каждую из найденных критических точек проверяют на наличие экстремума с помощью одного из достаточных признаков существования экстремума (по первой или второй производной).
ПРИМЕР
32. Найти
промежутки монотонности и точки
экстремума функции,
![]()
РЕШЕНИЕ: Прежде всего отметим, что данная функция определена на всей числовой оси, кроме точки х = 1. Продифференцируем эту функцию
![]()
Очевидно,
что точка
не является критической, поскольку не
принадлежит
множеству определения функции. Имеем
две критические точки,
в которых
Чтобы
найти промежутки возрастания
функции у(х),
надо
решить неравенство у'
>
0, или
Оно
выполняется при
- это промежутки возрастания
функции. Соответственно, у'
< 0
при
-
промежутки убывания
данной функции.
В
критических точках
проверим
выполнение достаточного
условия существования экстремума с
использованием первой
производной. При переходе через точку
х
= 0
первая производная у'
меняет
знак с (+) на (-), значит, х
=
0 - точка максимума. Аналогично, точка
- точка
минимума, потому что при переходе через
нее первая производная
меняет
знак с (-) на (+).
Найдем экстремальные значения функции:
![]()
