- •Модуль іv. Похідна функції Заняття 12
- •§4.1. Похідна функції. Правила диференціювання функцій. Похідні основних елементарних функцій
- •Правила диференціювання функцій
- •Приклади
- •Завдання для самостійного розв’язування
- •§4.2. Диференціал функції. Застосування диференціала до наближених обчислень. Похідні і диференціали вищих порядків
- •Властивості диференціала
- •Заняття 13
- •§4.3. Основні теореми диференціального числення. Правило Лопіталя
- •Приклади
- •Завдання для самостійного розв’язування
- •Приклади
- •Завдання для самостійного розв’язування
- •§4.4. Застосування похідної до дослідження функцій
- •Алгоритм знаходження інтервалів зростання і спадання,
- •Алгоритм знаходження інтервалів опуклості вгору,
- •Приклади
- •Завдання для самостійного розв’язування
- •Заняття 14
- •§4.5. Дослідження функції та побудова її графіка
- •Приклади
- •Завдання для самостійного розв’язування
Приклади
Використовуючи правило Лопіталя, знайти границі:
а)
;
б)
;
в)
;
г)
;
д)
; е)
.
Розв’язання. а) Маємо невизначеність вигляду . Використовуючи правло Лопіталя (формулу (4.11)), одержимо:
.
б) Також маємо невизначеність вигляду . Використовуючи правло Лопіталя тричі, одержимо:
.
в) Маємо невизначеність вигляду . Розкриваючи її за правилом Лопіталя, одержимо:
.
г) Маємо невизначеність вигляду 0. Зведемо її до невизначеності вигляду , а потім використаємо правило Лопіталя:
.
д) Маємо невизначеність вигляду –. Зведемо її до невизначеності вигляду , а потім використаємо правило Лопіталя:
=
=
=
=
.
е) Маємо невизначеність вигляду 1.
=
.
Знайдемо
.
Маємо невизначеність вигляду 0.
Зведемо її до невизначеності вигляду
,
а потім використаємо правило Лопіталя
та границю
:
=
=
=
.
Отже,
=
.
Завдання для самостійного розв’язування
1. Використовуючи правило Лопіталя, знайти границі:
1)
;
2)
;
3)
;
4)
;
5)
;
6)
;
7)
.
Відповіді:
1.
1)
;
2) 2; 3)
;
4) +;
5) 0; 6)
;
7)
.
§4.4. Застосування похідної до дослідження функцій
Зростання і спадання функції. Інтервал (a;b) називають інтервалом зростання (спадання) функції y=f(x), якщо на цьому інтервалі функція f зростає (спадає), тоді як на будь-якому ширшому інтервалі вона вже не є зростаючою (не є спадною). Наприклад, для функція f(x)=х2 інтервал зростання – (0;+), а інтервал спадання – (–;0).
Знаходження інтервалів зростання і спадання за допомогою похідної грунтується на такій теоремі.
Достатня умова
зростання (спадання) функції.
Якщо
(
)
для всіх х
з інтервалу (а;b),
то на цьому інтервалі функція f
зростає (спадає).
Е
кстремуми
функції.
Точку х0
називають точкою
максимуму (точкою мінімуму) функції
y=f(x), якщо
існує окіл цієї точки такий, що для всіх
х
з цього околу, крім х=х0,
виконується нерівність f(x0)>f(x)
(f(x0)<f(x))
(рис.4.4). Функція може мати декілька точок
максимуму і мінімуму, а може не мати
жодної.
Точки максимуму і точки мінімуму функції f називають точками екстремуму цієї функції.
Значення функції y=f(x) у точці максимуму (точці мінімуму) називають максимумом (мінімумом) функції f. Максимум і мінімум функції f називають екстремумами цієї функції.
Необхідна умова
існування точки екстремуму функції
(теорема Ферма).
Якщо х0
– точка екстремуму функції f,
то
=0
або функція f
не є диференційованою у точці x0
(
=
або
не існує).
Точки з області визначення функції f, в яких дорівнює нулю або нескінченності, або не існує, називають критичними точками функції f.
Враховуючи це означення теорему Ферма можна сформулювати так: якщо х0 – точка екстремуму функції f, то ця точка є критичною точкою функції f.
Теорема Ферма стверджує, що точки екстремуму функції містяться серед її критичних точок. Але не кожна критична точка функції є точкою екстремуму цієї функції. Виділити точки екстремуму серед її критичних точок допомагає достатня умова існування точки екстремуму функції.
Достатня умова
існування точки екстремуму функції.
Нехай функція
диференційована
в околі критичної точки x0,
за винятком, можливо, самої точки x0,
в якій функція f
неперервна. Тоді: 1) якщо при переході
точки x
через точку x0
змінює знак з “+” на “–”, то точка x0
є точкою максимуму функції f,
а якщо – з“–” на “+”, то точка x0
є точкою мінімуму функції f;
2) якщо при переході точки x
через точку x0
не змінює знаку, то x0
не є точкою
екстремуму функції f.
