Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
матан(1 курс).doc
Скачиваний:
10
Добавлен:
14.04.2019
Размер:
415.74 Кб
Скачать

6. Понятие функции, дифференцируемой в точке.

Опр. Функция у=f(x) называется дифференцируемой в точке х0, если ее приращение в х0 можно представить в виде ∆у=А∆х+α(∆х)∆х (*), где А – некоторое число, α(∆х) – функция от ∆х, являющаяся бесконечно малой при ∆х→0. Связь между дифференцируемостью функции в точке и существованием производной в этой же точке устанавливает Теорема.

Теорема. Для того чтобы f(x) была дифференцируема в точке х0, необходимо и достаточно, чтобы она имела в этой точке конечную производную.

Доказательство. 1.Необходимость. Пусть функция у=f(x) дифференцируема в х0. Тогда ее приращение можно представить в виде (*). Следовательно

Следовательно производная существует и равна А. 2.Достаточность. пусть существует конечная производная f 0)=А. Тогда по определению производной, lim∆х→0(∆у/∆х)=А. положим, что α(0)=0 и α(∆х)= (∆у/∆х) – А, если ∆х≠0. Определеннная так функция α(∆х) является бесконечно малой при ∆х→0. Действительно lim∆х→0α (∆х)= lim∆х→0((∆у/∆х) – А)=А – А=0. Кроме того , ∆у=А∆х+α(∆х)∆х. Тем самым доказано, что функция дифференцируема в х0.

Замечание. Если функция дифференцируема в х0, то из (*) следует, что ∆у→0, когда ∆х→0, т.е. функция непрерывна в данной точке. Обратное утверждение неверно. Функция может быть непрерывной, но не дифференцируемой в данной точке.

Пусть f(x) дифференцируема в х0 ,следовательно, существует производная и коэффициент А из (*) совпадает с производной, как следует из доказательства теоремы. Тогда формулу (*) можно представить

f(x)=f(х0)+ f 0) ∆х +α(∆х)∆х. α(∆х) б.м. функция (∆х→0)

(**)

∆f(х0)~ f 0) ∆х (приращение функции эквивалентно произведению производной на приращение аргумента)

7. Дифференциал функции в точке

Опр. Диф-м функции в х0 наз. линейная относительно приращения аргумента часть приращения функции в этой точке, эквивалентная всему приращению.

d f(х0)= f 0) ∆х; ∆х=dх; df(х0)= f 0) dх

Геометрический смысл. Уравнение касательной в х0 эквивалентно уравнению

у=f(х0)+ f 0) ∆х (***)

сравнивая (**) и (***) видим, что расстояние от точки Р(х, f(x)) на графике до точки Q (x, f(х0)+ f 0) ∆х) на касательной равно α(∆х)∆х, т.е. является бесконечно малой более высокого порядка, чем ∆х, когда ∆х→0.

Вывод: геометрический смысл дифференцируемости f(x) в точке х0 состоит в том, что расстояние от точки на ее графике до соответствующей на касательной стремится к нулю "быстрее", чем ∆х.

8. Приближенные вычисления.

f(x0)f '(x0) x

f(x0+x)- f(x0)  f '(x0) x x

f(x0+x) = f(x0)+ f '(x0) x

9. Эластичность функции и ее свойства.

Эластичностью функции y = f(x) в точке х0 называется следующий предел

Eyx(x0) = lim ((Δy/y): (Δx/x)).

Δx 0

Говорят также, что Еxy(x0) – это коэффициент эластичности y по x.

(При достаточно малых Δx выполняется приближенное равенство

(Δy/y): (Δx/x)  Еy  Δy/y  Еy Δx/x.

Эластичность Ey – это коэффициент пропорциональности между относительными изменениями величин y и x.)

Еyx(x0) = lim ( (f(x0 + Δx) – f(x0))/f(x0) : Δx/x0 ) = (x0/f(x0))f’(x0)

Δx0

Ey = (x/y)y’.

Если y’/y представить как логарифмическую производную, то получается

Ey = x(lny)’

x = 1/(1/x) = 1/(lnx)’  Ey = (lny)’/(lnx)’

Свойства эластичности (эластичность во всех последующих примерах будет браться по x)

  1. Eky = Ey

Eky = x (ln (ky))’ = x (ln k + ln y)’ = x(ln y)’ = Ey

  1. Euv = Eu + Ev

Euv = x (ln uv)’ = x (ln u + ln v)’ = x(ln u)’ + x(ln v)’ = Eu + Ev

  1. E u/v = E u – Ev

  2. y = y1 + y2; y1, y2 > 0

Emin  Ey  Emax

Emin = min {E(y1), E(y2)}

Emax = max {E(y1), E(y2)}

(Лемма a/b, c/d – дроби; a/b  c/d  a/b  (a+c)/(b+d)  c/d)

E(y) = y’x/y

E (y1 + y2) =( (y1 + y2)’/ (y1 + y2))•x = ( (y1 + y2’)/ (y1 + y2))•x

E(y1) = (y1’/y1)x; E(y2) = (y2’/y2)x

Из леммы получаем: (y1’/y1)x  ( (y1 + y2’)/ (y1 + y2))•x  (y2’/y2)x 

 Emin  Ey  Emax

  1. Для функций y = f(x) и x = g(t) эластичность y по tв точке t0 удовлетворяет следующему равенству:

Eyx(t0) = Eyx(g(t0))Ext(t0).

Eyt(t0) = (ln y)’t = (ln y)’t (ln x)’t = (ln y)’x xt Ext(t0) = Eyx(g(t0))Ext(t0)

(ln t)’t (ln x)’t (ln t)’t (ln x)’x xt

  1. Для функции y = f(x) эластичность обратной функции x = g(y) в точке x0 удовлетворяет соотношению:

Exy(y0) = E –1yx(g(y0)).

Поскольку g (y) – обратная функция, то выполняется тождество

f(g(y)) = y

По свойству 5) получается Eyx(g(y0))Exy(y0) = Eyy(y0) = lim((Δy/y):(Δy/y)) = 1 

 Eyx(g(y0))Exy(y0) = 1  Exy(y0) = E –1yx(g(y0))