- •Введение
- •§1 Введение в анализ.
- •1.1.Понятие предела функции в точке.
- •1.2. Бесконечно малые и бесконечно большие функции.
- •1.3. Основные теоремы о пределах.
- •Раскрытие математических неопределённостей.
- •1.4. Односторонние пределы.
- •1.5. Непрерывные функции.
- •Задания для самостоятельной работы.
- •§ 2. Производная функции.
- •Определение производной, её физический, геометрический смысл.
- •Общая схема исследования непрерывности функции.
- •Геометрический смысл производной.
- •2.2. Правила дифференцирования. Таблица производных.
- •2.3. Производные высших порядков.
- •2.4. Дифференциал функции. Геометрический смысл дифференциала.
- •2.5. Вычисление пределов по правилу Лопиталя.
- •§3. Исследование функций при помощи производных.
- •3.1. Монотонность функции.
- •3.2. Экстремум функции.
- •Направление выпуклости графика функции.
- •3.4.Точки перегиба.
- •Асимптоты графика функции.
- •§ 4. Общая схема исследования функции.
- •Заключение.
- •Литература.
Геометрический смысл производной.
Пусть
функция
определена и непрерывна на некотором
промежутке, и точка
принадлежит этому промежутку.
Рис.7
Производная
функции
в точке
равна угловому коэффициенту касательной
(
),
проведенной к графику функции в точке
(рис 7)
.
К вычислению производной приводит решение и некоторых других задач:
если
-
количество электричества, проходящего
через поперечное сечение проводника
за время
,
то сила тока
в момент времени
равна
;если
-
количество вещества, вступившего в
химическую реакцию за время
,
то скорость
химической реакции в момент времени
равна
;если
-
количество бактерий в момент времени
,
то скорость процесса размножения
в момент времени
равна
.
В
общем случае производная
функции
представляет
собой мгновенную скорость изменения
данной функции при изменении её аргумента.
В этом состоит физический
смысл производной.
Вычисление производной функции по определению достаточно трудоемкая работа. Этот процесс значительно упростится, если для вычисления производной функции использовать основные правила дифференцирования и таблицу производных основных элементарных функций.
2.2. Правила дифференцирования. Таблица производных.
Правило 1(производная алгебраической суммы).
Если
-
дифференцируемые на некотором числовом
множестве функции, то
.
Правило 2 (производная произведения).
Если
и
-
дифференцируемые на некотором множестве
функции, то
.
Следствие.
Если
- постоянный множитель, то
.
Правило 3 (производная частного).
Если
и
-
дифференцируемые на некотором множестве
функции и
,
то
.
Правило 4 (производная сложной функции).
Если
функция
определена и дифференцируема на числовом
интервале
,
причем областью значений ее является
интервал
,
а функция
определена и дифференцируема на интервале
,
то производная сложной функции
существует и вычисляется по формуле
.
Таким образом, производная сложной функции равна произведению производной по промежуточному аргументу на производную промежуточного аргумента по независимой переменной.
Таблица производных.
Функция
|
Производная функции |
С, где С-const |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примеры: Используя правила вычисления производных и таблицу, найдите производные следующих функций:
5)y=(5+3x)7, y=7(5+3x)6(5+3x)=21(5+3x)6;
6)
,
y=
.
7)
y=cos2(x2),
y=
.
8)
,
y=
.
9)
,
y=
.
При
решении примеров 3, 4, 7, выполняя
преобразования выражений, использовали
формулу:
.
Замечание: в некоторых случаях перед вычислением производной полезно предварительно прологарифмировать функциональное выражение.
Пример.
Найти
производную функции
.
Решение:
Прологарифмируем равенство по основанию
:
Далее продифференцируем полученное равенство по переменной (левая часть представляет сложную функцию, правая - произведение):
.
Заменяя
на выражение
и выполнив элементарное преобразование,
получим
.
Такой
метод дифференцирования называется
логарифмическим дифференцированием.
Существуют
функции (например, степенно-показательная,
вида
),
производные которых находят лишь этим
методом.
