- •Глава 7 Дифференциальное исчисление функции одной переменной
- •§ 1. Производная функции одной переменной
- •Правила дифференцирования
- •§ 2. Дифференциал функции одной переменной
- •§ 3. Производные и дифференциалы высших порядков
- •§ 4. Правило Лопиталя (1661 – 1704)
- •§ 5. Исследование функции одной переменной
- •Решение практических задач по теме «Производная функции одной переменной»
- •Решение практических задач по теме «Дифференциал функции одной переменной»
- •Решение практических задач по теме «Исследование функции одной переменной»
- •Примеры для самостоятельного решения.
Решение практических задач по теме «Дифференциал функции одной переменной»
П р и м е р 14. Найти дифференциал функции .
Решение. Так как , то в данном случае
.
П р и м е р 15. Вычислить приближенно .
Решение. Воспользуемся приближенной формулой
.
Тогда, подставляя , получим
.
Полагая здесь х0 = 1, ∆ х = 0, 02, найдем
.
Таким образом, .
П р и м е р 16. Найти предел по правилу Лопиталя.
Решение. Если в функцию подставить предельное значение х = 2, то получим неопределенность вида . Чтобы от нее избавиться необходимо применить правило Лопиталя, т. е.
Решение практических задач по теме «Исследование функции одной переменной»
П р и м е р 17. Исследовать функцию и построить ее график.
Решение. 1) Найдем область определения функции. Для этого знаменатель не должен равняться нулю, т. е.
.
Следовательно, D = (– , – 2) (– 2; 2) (2, + ).
2) Исследуем на четность и нечетность данную функцию. Для этого в функцию подставим вместо х значение (– х).
.
Так как у (– х) у (х), но у (– х) = – у (х), то данная функция является нечетной.
Также данная функция не является периодической, т. к. у (х + Т) у (х).
3) Исследуем поведение функции на концах области определения и односторонние пределы для точки х = 1.
,
,
,
,
Значит х = 2 и х = – 2 – точки разрыва второго рода, т. е. вертикальные асимптоты.
4) Найдем горизонтальные или наклонные асимптоты в виде у = k x + b, где
.
Так как k 0, то горизонтальных асимптот у данной функции нет. Найдем значение b по формуле
.
Значит, наклонная асимптота имеет уравнение у = – x.
5) Найдем промежутки возрастания и убывания функции, а также точки экстремума, т. е. у = 0:
,
Составим таблицу, по которой найдем точки экстремума и промежутки возрастания и убывания.
х |
(– ; ) |
|
(; – 2) |
– 2 |
(– 2; 0) |
0 |
(0; 2) |
2 |
(2, ) |
|
(, +) |
у (х) |
+ |
|
+ |
– |
– |
0 |
+ |
– |
– |
|
– |
у (х) |
|
0 |
|
– |
0 |
|
– |
|
0 |
|
|
|
|
min |
|
– |
|
– |
|
– |
|
max |
|
Значит на промежутках (– ; ), (, +) функция убывает, а на промежутках (; – 2), (– 2; 0), (0; 2) и (2, ) – возрастает.
6) Найдем промежутки выпуклости и вогнутости функции, а также точки перегиба, т. е. у = 0:
,
Составим таблицу, по которой найдем точки перегиба и промежутки выпуклости и вогнутости.
х |
(– ; – 2) |
– 2 |
(– 2; 0) |
0 |
(0; 2) |
2 |
(2; + ) |
у (х) |
+ |
– |
– |
0 |
+ |
– |
– |
у (х) |
+ |
– |
– |
0 |
+ |
– |
– |
|
|
– |
|
пер. |
|
– |
|
Значит на промежутках (– ; – 2), (0; 2) функция выпукла, а на промежутках (– 2; 0), (2; + ) – вогнута.
7) Найдем точки пересечения с осями:
а) с осью Ох: у = 0. Тогда х = 0;
б) с осью Оу: х = 0. Тогда у = 0, т. е. график функции пересекает оси только в одной точке (0; 0).
8) Построим график данной функции (см. рис.).