Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
razdel_3_konspekta_lektsy.pdf
Скачиваний:
70
Добавлен:
18.04.2015
Размер:
972.79 Кб
Скачать

По правилу дифференцирования сложной функции

[y(x(t))]t = yx xt,

а так как

xtdt = dx , то дифференциал dy

можно

записать в виде

dy = yx dx =

f (x) dx , то есть формула дифференциала сохраняет свой вид.

Следствие

 

y = f (x)

 

Из теоремы следует, что производную yфункции

можно записывать в

виде y′ = dydx , независимо от того, является x простой переменной или функцией другой

переменной.

Иногда удобно вычислять дифференциал, не раскрывая до конца производные сложных функций, а пользуясь инвариантностью его формулы.

3.1.8. Производные функций, заданных параметрически. Дифференцирование неявных функций

Производная функции, заданной параметрически

Если функция y = f (x)

x = ϕ(t)

, где

задана параметрическими уравнениями

 

y = ψ(t)

 

параметр и если функции ϕ(t) и ψ(t) дифференцируемы в точке t , то функция y = также дифференцируема в точке x(t) и ее производная вычисляется по правилу:

t

f (x)

 

 

yx =

ψ′(t)

.

 

 

 

 

 

 

ϕ (t)

 

 

 

Доказательство

 

 

 

 

Было показано,

что производную yx можно представить как отношение

дифференциалов: yx

=

dy .

 

 

 

 

dx

 

 

Поскольку функции ϕ(t) и φ(t) дифференцируемы в точке t , соответствующей точке x , то, используя формулу дифференциала, dy и dx можно представить в виде:

 

 

dy = ψ′(t) dt ,

dx = ϕ′(t) dt . Тогда yx

=

ψ′(t) dt

=

ψ′(t)

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕ (t) dt

 

ϕ (t)

Задача 3.1.7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычислите

 

производную

yx функции y(x),

 

заданной

параметрическими

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

уравнениями:

x =

 

 

t .

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

y =

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение

По теореме о производной функции, заданной параметрически, можно записать

 

3

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

5

 

yx =

(

 

t )t

 

 

3

t

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

= −

t 6 .

 

1

 

1

t

3

 

3

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

t

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Производная функции, заданной неявно

y = y(x) задана соотношением

Если дифференцируемая в точке

x функция

F (x, y)= 0 и если при этом функция

F(x, y(x)) -

дифференцируема в точке x , то

производную y(x) можно определить из равенства

(F (x, y(x)))x = 0 ,

так как функция F(x, y(x)) тождественно равна постоянной и, следовательно, ее производная равна нулю.

Задача 3.1.8

Вычислите производную yx , если дифференцируемая функция y = y(x) задана неявно равенством

x3 y + x y3 3x2 3y2 + exy = 0 .

Решение

Согласно теореме 2 производную yx следует определять из равенства

(x3 y + x y3 3x2 3y2 +exy )x = 0 .

Вычислим все производные в левой части этого соотношения, используя правила дифференцирования.

3x2 y + x3 yx + y3 + x 3y 2 yx 6x 6 yyx + e xy (y + xyx )= 0 .

Из полученного равенства определим производную yx .

(x3 +3x y2 6y + exy x) yx = 6x 3x2 y y3 exy y .

yx =

6x 3x2 y y3

exy y

.

x3 +3x y2 6 y + exy x

 

 

ЗАМЕЧАНИЕ

Аналогично вычисляется дифференциал функции, заданной неявно.

Задача 3.1.9

Найдите дифференциал функции y = y(x), заданной неявно равенством

x2 + y2 + xy = 0 .

Решение

Поскольку переменная y является функцией x , то левая часть заданного уравнения x2 + y 2 + xy также является функцией x . Эта функция тождественно равна нулю. Следовательно, ее дифференциал тождественно равен нулю, то есть

d (x2 + y2 + xy )= 0 .

Вычислим дифференциал каждого слагаемого в левой части, используя правила дифференцирования

d (x2 )+ d (y2 )+ d ( xy )= 0 , или 2x dx + 2 y dy +

x dy + y dx

= 0 .

2 xy

 

 

Из полученного равенства определим дифференциал dy .

 

 

21

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]