Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Учебное пособие 501

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
450.08 Кб
Скачать

sin

 

 

1 6 4 ( 7) 0 ( 9)

 

 

 

 

 

34

 

 

0,64.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(6)2 ( 7)2 ( 9)2

 

( 1)2 (4)2 (0)2

17

166

 

 

 

 

 

 

arcsin(0,64) 390.

Задача для самостоятельного решения. Вершины пирамиды находятся в точках А(6,1,1), B(4,6,6) , С(4,2,0) и D(1,2,6).

Составить:

а) уравнения ребра АВ; б) уравнение грани АВС; в) уравнения высоты DE;

г) уравнения прямой, проходящей через точку D параллельно ребру АВ;

д) уравнение плоскости, проходящей через точку D перпендикулярно ребру АВ.

Вычислить:

е) длину ребра ВС;

ж) угол между ребром CD и плоскостью АВС;

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3

Пример 1. Даны вершины треугольника А(4,3), В(-3,-3), С(2,7). Найти:

а) уравнение стороны АВ, б) уравнение высоты СH, в) уравнение медианы AM, г) угол АВС,

д) уравнение прямой, проходящей через вершину С параллельно стороне АВ,

е) расстояние от точки С до прямой АВ.

Решение.

а) Уравнение AB запишем как уравнение прямой, походящей

через две заданные точки A(4,3) и B(-3,-3):

x 4 y 3 , 6(x 4) 7(y 3), 6x 7y 3 0.

3 4 3 3

11

б) Уравнение высоты CH, как перпендикуляра к стороне AB,

запишем как каноническое уравнение прямой, проходящей через точ-

ку С(2,7) и имеющей в качестве направляющего вектора нормаль к

AB:

N AB 6, 7 ,

x 2

 

y 7

или 7x 6y 56 0.

6

7

 

 

 

в) Медианой называется отрезок прямой, соединяющий верши-

ну треугольника с серединой противолежащей ей стороны. Найдем координаты точки M – середины отрезка BC:

xM

xB xC

 

 

3 2

 

1

, yM

 

yB yC

 

3 7

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

2

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

Для медианы AM запишем уравнение прямой, проходящей че-

рез две заданные точки

x 4

 

y 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, 2x 9y 19 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

4

2 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г) Угол АВС можно искать его как угол между векторами

BA 4 ( 3),3 ( 3) 7,6 и BC 2 ( 3),7 ( 3) 5,10 :

cos(ABC)

 

 

 

 

 

7 5 6 (10)

 

95

 

 

 

 

19

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

62 72 52 102

 

 

 

 

85 125

425

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

arccos(

 

19

 

) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

425

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д) Так как прямая, проходящая через вершину С, параллельна стороне AB (6x 7y 3 0), то проекции вектора нормали к AB можно взять те же

6(x 2) 7(y 7) 0 или 6x 7y 37 0.

е) Расстояние от точки С(2,7) до прямой АВ вычисляем по фор-

муле

12

d 6 xc 7 yc 3 6 2 7 7 3 40 .

62 ( 7)2

62 ( 7)2

85

Задача для самостоятельного решения. Даны вершины тре-

угольника А(10,–9), В(–2,–4), С(4,4).

Найти:

а) уравнение стороны АВ, б) уравнение высоты СH, в) уравнение медианы AM, г) угол АВС,

д) уравнение прямой, проходящей через вершину С параллельно стороне АВ,

е) расстояние от точки С до прямой АВ.

Если при вычислении пределов алгебраической суммы, произведения или частного от деления функций сами функции стремятся к некоторым константам, не равным одновременно нулю в случае деления функций, то вычисление пределов не вызывает затруднения.

Пример 2. Найти предел lim

7x2 2x

.

 

 

 

 

 

3x4 1

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

x 1

 

 

 

 

 

 

lim 7x2

2x

 

 

7lim x2 2lim x

 

 

 

 

7x

2

2x

 

 

 

 

9

 

lim

 

 

 

x 1

 

 

 

 

x 1

x 1

 

 

.

 

 

4 1

lim 3x4

1

3lim x4 lim 1

2

x 1 3x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 1

 

 

 

 

 

x 1

x 1

 

 

 

Пределы отношения бесконечно малых величин, отношения бесконечно больших величин, произведения бесконечно малой и бесконечно большой величины могут принимать различные значения или даже не существовать. Выражения вида

0 , , 0 , , 1 называются неопределенностями.

0

Пример 3. Найти предел

 

7x3

4x2

2x 1

lim

 

 

 

 

.

 

3 4x2

 

 

x 3x

6x 8

Решение. Предел содержит неопределенность типа . Для ее

раскрытия выносим старшие степени в числителе и знаменателе:

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

4

 

2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

7x

4x

2x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

lim

 

 

 

 

x

 

x2

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

3x

4x

6x 8

 

x

 

3

 

4 6

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

x2

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

4

 

 

6

 

8

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь было использовано, что при x величины

1

,

1

,

1

 

x2

x3

стремятся к нулю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 4. Найти предел

 

 

 

3x 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2 x2

5x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Для выделения бесконечно малых разложим числитель и знаменатель на множители по корням и сократим бесконечно малые множители (x-2):

 

x2

3x 10

 

(x 2) x 5

 

x 5 7

lim

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

.

 

2

 

 

1

 

 

x 2

2x

5x 2

x 2

x 2

2x 1 3

 

 

 

2(x 2) x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 5. Найти предел

lim

 

 

3x 1 2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

x 1 x

2 4x 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

lim

(

 

 

 

 

2)(

 

 

 

 

 

 

 

2)

 

 

 

 

lim

 

3x 1

3x 1

3x 1

 

 

 

 

2 4x 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 1 x

x 1 x 5)(x 1(

3x 1

2)

 

 

 

 

 

 

 

(3x 1) 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3(x 1)

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 1 x 5)(x 1 (

3x 1

2)

x 1 x 5)(x 1(

3x 1

2)

lim

3

 

 

 

 

 

3

 

 

 

1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 1 x 5 3x 1 2

 

 

6 (2 2) 8

 

 

 

Пример 6. Найти предел

lim

1 cos7x

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 0

sin2 5x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Данный предел содержит неопределенность типа 0 . 0

Преобразуем это выражение так, чтобы можно было воспользоваться

1-м замечательным пределом lim

sin (x)

1:

 

(x) 0

(x)

 

 

lim

1 cos7x

 

 

 

 

 

 

 

x 0

sin2 5x

 

 

 

7x

2

 

 

 

sin

 

 

x

 

 

 

 

 

 

2 lim

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7x

 

x 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7x

 

 

 

 

 

 

 

7x

7x

2

 

 

 

 

2sin2

 

 

 

 

 

 

 

 

sin2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

2

2 lim

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

sin2 5x

 

 

 

7x 2

sin2 5x

 

 

 

x 0

 

 

 

 

 

x 0

 

25x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

25x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5x

2

49x2

 

 

 

 

49

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin5x

 

 

4 25x

 

 

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7x 3

x 3

Пример 7. Найти предел lim

 

.

7x 1

x

 

Решение. Для раскрытия неопределенности 1 преобразуем дробь и показатель степени так, чтобы воспользоваться вторым замечательным пределом.

lim

7x 3

x 3

= lim

7x 1 4

x 3

= lim

 

 

 

 

 

x 7x 1

x

7x 1

 

x

 

 

 

 

 

7x 1 x 3 4

 

lim

 

4 x 3

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

7x 1

 

4

4 7x 1

 

=e

x

=e7.

lim 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

7x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 x 3

1

 

 

=

 

7x 1

Задачи для самостоятельного решения. Найти пределы

1 3x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 x x

 

1 cos2x

 

а) lim

 

 

 

, б) lim

 

 

 

, в) lim

 

,

x x x2

x 2

x2 4

x 0

4x2

 

 

3x 2

x 5

 

 

 

 

 

г) lim

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 3x 1

 

 

 

 

 

 

15

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 4

Пример 1. Найти производную функции y cos(7x 2) . x2

Решение. В этом примере необходимо применять формулы для производной частного двух функций и для производной функции от функции (производной сложной функции), то есть, если y f ( (x)),

то y

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( (x)) (x).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

 

 

 

 

x

2

cos(7x

2)(x

2

)'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos(7x

 

 

(cos(7x 2))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

x4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin(7x 2)(7x 2) x2

2x cos(7x 2)

 

 

 

 

 

 

7x2

 

 

 

x4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin(7x 2) 2x cos(7x 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7x sin(7x 2) 2cos(7x 2). x3

1

Пример 2. Найти производную функции y 2sin2 x .

Решение. Применяя формулу для производной сложной функции получим:

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

sin

2

x

 

sin

2

x

 

 

 

 

sin

2

x

 

 

 

 

2

 

2

 

ln2

 

 

 

 

2

 

ln2

 

 

(sin x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin2

x

 

 

 

 

 

 

sin3 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

sin2 x

 

ln2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin3 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 3. Найти производную функции y e x 1 e2x . Решение. Используя правило дифференцирования произведе-

ния и правило дифференцирования сложной функции, имеем

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

2x

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

x

 

 

 

2x

 

1 e

 

e

 

1 e

e

1 e

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 e

 

 

 

e

 

 

x

 

1 e

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1 e2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e x

1 e2x e x

 

 

 

 

 

 

 

 

e

2x (2x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

1 e2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e x

1 e2x e x

 

 

 

 

 

 

 

 

e

2x 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

1 e2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 4. Найти производную функции y 41 cos3 x . Решение.

 

4

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 cos

 

x

 

 

 

 

1 cos

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 4 (1 cos3 x)3

 

 

 

 

1

 

 

3cos2

x (cos x)

 

 

 

 

 

4 4 (1 cos3

x)3

 

 

1

 

 

3cos2

x ( sin x).

 

 

 

 

 

4 4 (1 cos3

x)3

 

Задачи для самостоятельного решения. Найти производную функций

а)

y

 

x 1

,

 

б) y arccos

 

,

1 3x

 

 

 

 

sin 2x

 

x

 

 

 

 

 

 

 

г) y sin

sin2x.

в)

y

 

9 tg2x

,

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

Пример 5. Найти производную функции y cos x sin x . Решение. Так как в этом примере основание и показатель сте-

пени зависят от x(то есть нельзя использовать ни строку с производной показательной функции, ни строку с производной степенной функции), то применим способ логарифмического дифференцирова-

ния. Прологарифмируем исходную функцию

ln y(x) ln cos x sin x sin x lncos x .

17

Продифференцируем левую и правую части последнего равен-

ства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(sin x) lncos x sin x

lncos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos x lncos x sin x

 

1

 

(cos x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos x lncos x sin x

1

 

 

( sin x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и окончательно получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin2 x

 

 

 

 

 

 

sin x

 

 

 

 

 

sin2 x

y

 

y(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cosx lncosx

 

cosx

cosx

 

 

cosx lncosx cosx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 6. Найти производную неявно заданной функции

arccos(2x y) 2x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Это уравнение не разрешимо относительно y, следо-

вательно,

функция

 

 

y(x)

задана неявно. В общем виде это записыва-

ется так:

F(x,y) 0.

Чтобы найти производную y (x), нужно обе

части уравнения F(x,y) 0 продифференцировать по

x, рассматри-

вая y как функцию от

 

x. А потом из полученного уравнения выра-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

жаем искомую производную y :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

arccos(2x y)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2xy)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2

 

) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

ln2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 (2xy)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(y xy ) 2

 

ln2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 4x2y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2xy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2y

 

 

 

2x ln2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 4x2y2

 

 

 

 

 

 

 

1 4x2y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

y

 

2x ln2

1 4x2 y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

Пример 7. Найти производную параметрически заданной

 

 

2

функции

x 2sint

 

.

 

 

 

 

 

2

 

y 3cost

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x (t)

Решение. Если функция задана параметрически

 

, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y (t)

 

 

y

 

 

 

 

y x y

x

 

 

 

 

 

 

y t

 

 

 

 

t

;

 

 

t

 

t t

t

t

.

 

 

 

 

 

yx

xt

yxx

xt

xt 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

3sint2 2t

3sint2

 

 

2

yx

 

3cost2

 

 

3sint2 t2

 

 

3

tgt .

 

2sint2 t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2cost2(t2)

 

2cost2

2t

2cost2

2

Задачи для самостоятельного решения. Найти производную

 

функций

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

y ln x lnx ,

 

б) ctg(x2 y2) 1, в) x et .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y lnt

 

 

 

 

 

г)

cos xy x ;

 

 

д) x ln(1 t2),

y t arctgt.

 

 

 

 

 

Пример 8. Исследовать функцию y

x

3

и построить ее

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

график.

Решение. 1. Функция не определена в точках, где знаменатель обращается в нуль, то есть при x1 3 , x2 3 . Следовательно,

D( f ) ( , 3) ( 3,3) (3, ) .

2.Определим точки пересечения графика с координатными осями. Единственной такой точкой будет O(0,0).

3.Исследуем функцию на четность, нечетность, периодич-

ность. Имеем

f (x)

x

3

 

( x)

3

f (x), следовательно, f(x)-

x2

 

( x)2

 

 

 

3

3

нечетная.

 

 

 

 

 

 

 

19

При исследовании функции можно ограничиться значениями х 0, а затем продолжить функцию, пользуясь свойством нечетности (график симметричен относительно начала координат).

4. Исследуем функцию на наличие у ее графика асимптот. а) Вертикальные асимптоты.

lim

 

x3

, lim

 

x

3

.

 

2 3

 

2

 

x 3 0 x

x 3 0 x

3

Следовательно, x 3 - вертикальная асимптота. б) Наклонные асимптоты

k lim

f (x)

lim

 

x

2

 

1,

 

 

2

3

x x

x x

 

 

 

b lim ( f (x) x) lim (

 

x

3

x) 0 .

 

2

 

x

 

x x

3

Таким образом, прямая y = x – наклонная асимптота.

5. Определим точки возможного экстремума. Для этого найдем производную.

 

 

 

x

3

 

 

3x

2

(x

2

3) x

3

2x

 

x

2

(x

2

9)

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x)

 

2

3

 

 

 

 

(x

2

3)

2

 

 

 

 

 

2

3)

2

0.

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x

 

 

 

Критическая точка первого рода: x1 0.

Точки x4,5 3 не могут быть точками экстремума, так как

они не входят в область определения функции.

6. Определим точки возможного перегиба. Для этого найдем вторую производную.

 

 

 

x3

 

x2(x2 9)

 

 

6x(x2 9)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

(x)

2

3

 

 

(x

2

3)

2

 

 

(x

2

3)

3 0.

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Существует одна критическая точка второго рода: x1 0. Найдем промежутки возрастания и убывания, точки экстрему-

ма, промежутки выпуклости, и точки перегиба.

Результаты исследования оформим в виде таблицы, в которой отражены изменения знака первой и второй производных.

20