Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
лекции матан.pdf
Скачиваний:
85
Добавлен:
31.05.2015
Размер:
1.16 Mб
Скачать

При этом бесконечно малая есть бесконечно малая низшего порядка, чем бесконечно малая .

Определение 3. Если отношение двух бесконечно малых / стремится к единице, т.е. lim / 1, то бесконечно малые и называются эквива-

лентными бесконечно малыми и пишут .

Пример 2.24. Пусть =х, =ln(1+ х), где х 0. Бесконечно малые и эквивалентны, так как

lim

 

lim

ln(1 x)

lim

1

ln(1 x) lim ln[(1 x)1/ x ].

 

 

 

x 0

x 0

x

x 0 x

x 0

Так как lim (1 x)1/ x

e и функция ln z непрерывна при z >0 а, следовательно,

x 0

 

и при z = е, то

 

lim ln[(1 x)1/ x ] ln lim [(1 x)1/ x ] ln e 1.

x 0

x 0

Приведем без вывода несколько эквивалентных бесконечно малых, использование которых сильно упрощает вычисление пределов:

х sin x, x tg x, x arcsin x, x arctg x, x e x 1.

3. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ ФУНКЦИИ ОДНОЙ ПЕРЕМЕННОЙ

3.1. Определение производной и ее геометрический смысл

Предел отношения приращения функции y к, вызвавшему это приращение, приращению аргумента x , при x 0 , т.е.

lim

y

lim

f (x0

x) f (x0 )

(3.1)

x

 

x

x 0

x 0

 

 

называется производной функции f(x) по независимой переменной x.

Обозначается

 

 

dy

 

Операцию нахождения производной назы-

dx .

f (x),

y ,

вают дифференцированием.

Угловой коэффициент касательной, проведенной к кривой у =f (x) в некоторой точке, равен значению производной функции в этой точке. В этом состоит геометрический смысл производной.

3.2. Правила дифференцирования

 

Теорема 1. Производная постоянной равна 0, т.е. если

 

y c , где с =const , то

 

y 0 .

(3.2)

13

 

Теорема 2. Постоянный множитель можно выносить за знак производ-

ной, т.е. если y cf (x) , где с =const , то

 

 

y

 

 

 

(3.3)

 

 

cf (x) .

Теорема 3. Производная суммы конечного числа дифференцируемых

функций равна сумме производных этих функций,

т.е. если y u(x) v(x) ,

то

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

(3.4)

 

u (x) v (x) .

Теорема 4. Производная

от

произведения

двух дифференцируемых

функций равна произведению производной первой функции на вторую плюс произведение производной второй функции на первую, т.е. если y u v, то

y u v v u .

(3.5)

Теорема 5. Производная частного двух дифференцируемых функций равна дроби, у которой знаменатель равен квадрату знаменателя, а числитель есть разность произведений производной числителя на знаменатель и произ-

водной знаменателя на числитель, т.е. если

y

u

, то

v

 

 

 

 

 

y

u v v u

.

 

 

(3.6)

 

 

 

 

v 2

 

 

 

3.3. Производная сложной функции

Пусть дана сложная функция у=f(x), т.е. такая, что ее можно представить в следующем виде: y=F(u), u =φ(x) или y=F(φ(x)). В выражении y=F(u) переменную u называют промежуточным аргументом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теорема. Если u=φ(x) имеет в некоторой точке x производную ux (x) ,

а

функция F(u) имеет при

соответствующем

значении u

производную

 

 

 

 

 

 

 

 

yu F (u) , то сложная функция y=F(φ(x)) в указанной точке x также имеет

производную, которая равна

 

 

 

где вместо u

должно быть

y x Fu

(u) x (x) ,

подставлено выражение u=φ(x).

3.4. Таблица основных формул дифференцирования

Объединим в одну таблицу все основные формулы и правила дифференцирования.

1.

y const ,

y' 0 .

2.

y xn ,

y' nxn 1 .

3.

y x ,

y' 1 .

 

y

 

 

 

y'

 

1

 

 

 

 

x ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

 

 

x .

 

2

 

5.

y

1

,

 

y'

1

.

 

 

 

 

 

x

 

 

x 2

6.

y sin x ,

y' cos x .

14