Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Учебное пособие по математике Махнев А.С..pdf
Скачиваний:
1532
Добавлен:
02.06.2015
Размер:
689.67 Кб
Скачать

AB

 

 

 

 

 

F Tran

sf

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

Y

P

 

 

 

 

or

e

B

Y

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

buy

r

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

to

 

 

.

 

 

 

 

 

 

here

 

 

 

 

 

 

 

Click

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

w.

 

 

 

 

o

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

A BBYY

c

 

 

 

 

 

 

 

 

f (- 3) = (- 3)2 = 9; lim

f (x)= lim 9 = 9;

lim

f (x) = lim x 2 = 9 .

x®-3-0

x®-3-0

x®-3+0

x®-3+0

Так как f (- 3)= f (- 3 - 0)= f (- 3 + 0), то в точке x = -3 функция f (x)

AB

 

 

 

 

 

F Tran

sf

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

Y

P

 

 

 

 

or

e

B

Y

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

buy

r

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

to

 

 

.

 

 

 

 

 

 

here

 

 

 

 

 

 

 

Click

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

w.

 

 

 

 

o

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

A B BYY

c

 

 

 

 

 

 

 

 

непрерывна.

2)x = 3 :

f (3) = 32

= 9; lim

f (x) = lim x 2 = 9;

lim

f (x) = lim (2x +1) = 7.

 

x®3-0

x®3-0

x®3+0

x®3+0

Так как

f (3 - 0) ¹ f (3 + 0), то точка x = 3 является точкой разрыва

непрерывности функции f (x) первого рода типа скачка.

Скачок функции в точке разрыва равен: f (3 + 0)- f (3 - 0) =2. График функции

y = f (x) представлен на рисунке:

&

O

3. Дифференцирование функций

Производной y¢ = dy функции y = f (x) в точке x называется предел dx

отношения приращения функции Dy к приращению аргумента Dx , при условии, что Dx стремится к нулю.

45

AB

 

 

 

 

 

F Tran

sf

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

Y

P

 

 

 

 

or

e

B

Y

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

buy

r

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

to

 

 

.

 

 

 

 

 

 

here

 

 

 

 

 

 

 

Click

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

w.

 

 

 

 

o

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

A BBYY

c

 

 

 

 

 

 

 

 

То есть:

y ¢ = lim

D y

 

.

D x

D x ® 0

 

 

 

 

 

AB

 

 

 

 

 

F Tran

sf

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

Y

P

 

 

 

 

or

e

B

Y

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

buy

r

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

to

 

 

.

 

 

 

 

 

 

here

 

 

 

 

 

 

 

Click

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

w.

 

 

 

 

o

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

A B BYY

c

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные правила нахождения производной

Если с,a, b - const и j(x),y (x)- дифференцируемые функции в точке x , (т.е.

функции, имеющие производные в точке x ), то:

1)(с )¢ = 0 ;

2)(a ×j(x )+ b ×y (x ))¢ = a × (j(x )¢ + b ×(y (x )¢;

3) (j(x )×y x( )¢)= (j(x ))¢ ×y x( +)j x (×(y) x )¢ ( )

4)

æ j(x )ö¢

(j(x )¢ ×y x( -)j x (×(y) x )¢ ( )

ç

 

÷

=

 

.

 

y 2 (x )

 

çy (x )÷

 

 

 

è

ø

 

 

 

Таблица производных основных функций

1.

(xn )¢ = nxn-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. (arctgx)¢ =

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + x2

 

 

2.

(sin x)¢ = cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. (arcctgx)¢ = -

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

(cos x)¢ = -sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. (a x )¢ = a x ln a

(a > 0, a ¹ 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

(tgx ¢)=

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. (ex )¢ = ex

 

 

 

 

 

cos2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¢

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¢

 

 

 

1

 

(x > 0, a > 0, a ¹ 1)

5.

(ctgx) = -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12. (loga x) =

 

sin 2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x ln a

6.

(arcsin x)¢ =

 

 

1

 

(

 

x

 

< 1)

13. (ln x ¢)=

1

 

 

(x > 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

1 - x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. (arccos x)¢ = -

 

1

 

 

 

(

 

x

 

< 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 - x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Правило дифференцирования сложной функции. Если y = f (u) и u = j(x),

т.е. y = f [j(x)], где y и u имеют производные, то

yx¢ = 46yu¢ ×ux¢

AB

 

 

 

 

 

F Tran

sf

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

Y

P

 

 

 

 

or

e

B

Y

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

buy

r

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

to

 

 

.

 

 

 

 

 

 

here

 

 

 

 

 

 

 

Click

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

w.

 

 

 

 

o

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

A BBYY

c

 

 

 

 

 

 

 

 

.

Дифференцирование функции, заданной параметрически. Пусть зависимость переменной y от переменной x задана параметрически посредством параметра t :

ìx = x(t)

íîy = y(t ),

AB

 

 

 

 

 

F Tran

sf

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

Y

P

 

 

 

 

or

e

B

Y

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

buy

r

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

to

 

 

.

 

 

 

 

 

 

here

 

 

 

 

 

 

 

Click

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

w.

 

 

 

 

o

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

A B BYY

c

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда

y x ¢ =

yt

¢

.

xt

¢

 

 

?Задание 3. Найти производные данных функций.

1) y = 3sin x - 1 x2 2

Решение. Применяя правило 2 нахождения производных и формулы 1 и 2

таблицы производных, получаем:

æ

 

1

 

2

ö¢

¢

1

(x

2 ¢

)= 3cos x -

1

 

 

y¢ = ç

3sin x -

 

x

 

÷

= 3(sin x) -

 

 

 

(2x

)= 3cos x - x.

2

 

2

 

2

è

 

 

 

ø

 

 

 

 

 

 

2) y = ln x x

Решение. Применяя правило 4 нахождения производных и формулы 1 и 13

таблицы производных, получаем:

æ ln x ö¢

(ln x ¢)

 

- ln x (

 

¢ )

1

×

 

- ln x ×

1

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

x

x

 

2 - ln x

x

2

 

 

x

y¢ = ç

 

 

 

÷

(

=

 

 

2

)

 

 

 

=

 

 

 

3 =

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è

 

x ø

 

 

 

x

 

 

 

 

 

x

 

 

 

2x 2

3) y = ex ctgx.

Решение. Применяя правило 3 нахождения производных и формулы 5 и 11 таблицы производных, получаем:

x

¢

x

¢

 

x

¢

x

x æ

 

1 ö

x æ

1 ö

y¢ = (e

ctgx) =

e (

 

ctgx)

+ e

(ctgx)

= e

ctgx + e ç

-

 

÷

= e çctgx -

 

÷ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è

 

sin 2 x ø

è

sin 2 x ø

4) y = sin 4x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Полагая

y = sin u , где u = 4x , согласно формуле нахождения

производной сложной функции, получим:

47

AB

 

 

 

 

 

F Tran

sf

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

Y

P

 

 

 

 

or

e

B

Y

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

buy

r

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

to

 

 

.

 

 

 

 

 

 

here

 

 

 

 

 

 

 

Click

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

w.

 

 

 

 

o

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

A BBYY

c

 

 

 

 

 

 

 

 

yx¢ = (sin u)u¢ (4x x)¢ = cos u × 4 = 4 cos 4x.

AB

 

 

 

 

 

F Tran

sf

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

Y

P

 

 

 

 

or

e

B

Y

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

buy

r

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

to

 

 

.

 

 

 

 

 

 

here

 

 

 

 

 

 

 

Click

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

w.

 

 

 

 

o

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

A B BYY

c

 

 

 

 

 

 

 

 

5) íìx = 2 cos t

 

 

 

 

 

 

îy = 2 sin t

 

 

 

 

 

 

Решение. Имеем: x

¢

= (2 cos t ) ¢

= -2sin t;

y

¢

=(2 sin t )t ¢= 2 cos t. Тогда, согласно

 

t

t

 

 

t

 

формуле нахождения производной функции, заданной параметрически,

получаем:

y x¢

=

2 cos t

= -

cos t

= -ctgt.

 

 

&

 

- 2 sin t

 

sin t

 

 

 

4. Производные высших порядков. Правило Лопиталя.

Производной второго порядка функции y = f (x) называется производная от

Oее производной, т.е. (y¢ ¢). Для второй производной используются следующие

обозначения:

y

¢¢

или

d 2 y

, или f

(x)

.

dx2

 

 

 

 

 

¢¢

 

Производной n - го порядка от функции y = f (x) называется производная от ее производной (n -1)-го порядка. Для производной n -го порядка

используются следующие обозначения: y(n) или d n y , или f (n )(x) . dxn

Правило Лопиталя. Пусть функции f (x) и j(x) дифференцируемы в окрестности точки x0 , причем производная j¢(x) не обращается в нуль. Если функции f (x) и j(x) являются одновременно либо бесконечно малыми, либо бесконечно большими при x ® x0 , и при этом существует предел отношения

f ¢(x) при

j¢(x )

Причем

x ® x , то существует также и предел отношения

f (x)

 

при x ® x .

j(x )

0

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

f (x)

 

= lim

f ¢(x)

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j(x )

j (x )

 

 

 

 

x®x0

x®x0

 

 

 

 

 

 

¢

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Правило применимо и в случае, когда x0 = ¥ .

48