Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ShPORA_mtan_1sem.doc
Скачиваний:
27
Добавлен:
20.04.2019
Размер:
265.22 Кб
Скачать

Диференційовність функції в точці. Зв’язок між диференційовностью та існуванням похідної. Диференціал функції. Властивості диференціала.

Означення: функція f(x) визначена в околі точки x0 називається дефиренційовною в точці x0, якщо її приріст в цій точці можна представити у вигляді f(x)-f(x0) = A(x-x0) + 0(x-x0), де A – константа, яка незалежить від x, а 0 - мала більшого порядку малості 0(x-x0) = (x)(x-x0).

Функція називається диференційованою, якщо в її прирісті можна виділити лінійну частину.

Теорема: для того щоб функція f(x) була деференційовною в точці x0, необхідно і достаньо щоб вона мала похідну в точці x0, при чому має місце рівність a=f(x).

Доведення:

Необхідність: припустимо що f(x) – диференційовна, тоді її приріст запишемо у вигляді f(x)-f(x0) = A(x-x0) + 0(x-x0)

Поділимо на x-x0 (f(x)-f(x0))/(x-x0) = A + (x) і спрямуємо x до x0

f(x0) = A + 0  A = f(x)

Достатність: припустимо, що f(x) має похідну, це означає, що існує lim ( [f(x)-f(x0)]/(x-x0) ) = f(x0)  (f(x) – f(x0))/(x-x0) = f(x0) + (x) помножимо обидві частини на x-x0  f(x) – f(x0) = f(x0)(x-x0)+ +(x)(x-x0). 

Означення: головна частина приросту диференційовної функції в точці x0 називається диференціалом цієї функції в точці x0 і позначається df(x0).

Властивості диференціалу:

1. dC = 0

2. d(f  g) = df  dg

3. d(Cf) = Cdf

4. d(fg) = dfg + fdg

5. d(f/g) = (dfg – fdg)/g2

Доведемо останне: d(f/g) = (f/g)dx = (fg-fg)dx/g2 = (fdxg- fgdx)/g2 = = (dfg – fdg)/g2. 

Інваріантність першого диференціала: Розглянемо функцію f((t)) і обчислимо її диференціал. За означенням df((t)) = (f((t)))tdt = f((t)) (t)dt = f( (t) )d((t)) це показує, що перший деференціал зберігає свою форму незалежно від того, чи буде x незалежною змінною, чи функцією (t).

Білет 16.

Теореми Ферма та Ролля.Геометричний зміст.

Теорема Ферма: якщо функція f(x) визначена в (a; b) і в точці x0 має максимум або мінімум, тоді якщо в точці x0 функція f(x) має похідну, то ця похідна дорівнює 0.

Доведення: припустимо що x0 – точка максимума тоді f(x)f(x0)

x (a; b) розглянемо приріст і визначемо знак цього приросту.

f/xx0 = (f(x) – f(x0))/(x-x0)

Якщо x<x0 тоді x-x0<0, f(x)-f(x0)0

Тоді fxx00 при x<x0  lim ( (f(x)-f(x0))/(x-x0) ) = lim(f/x), при xx0-0 = f-(x0)  0

Якщо x>x0 тоді x-x0>0, f(x)-f(x0)0  lim ( (f(x)-f(x0))/(x-x0) ) , при xx0+0 = f+(x0)  0

За умовою теореми в точці x0 існує похідна тому ліва похідна повинна дорівнювати правій похідній і дорівнювати похідній в точці x0  f-(x0) = f+(x0) = f(x0)  f(x0) = 0. 

З теореми Ферма випливая, що дотична в точці екстремума горизонтальна.

Теорема Ролля:нехай функція f(x) визначенна і неперервна на відрізку [a; b], f(x) має похідну в інтервалі (a; b), в кінцях відрізка функція приймає рівні значення f(a) = f(b), тоді існує така точка c між точками a і b у якій похідна f(c) = 0.

Доведення: оскільки функція неперервна на відрізку [a; b] то за теоремою Вейерштрасса вона досягає своєї Верхньої і Нижньої грані. Це значить, що існує така точка x0, що f(x0) = Inf[a;b]f(x) = min[a;b]f(x) = m, існує така точка x1, що f(x1) = Sup[a;b]f(x) = max[a;b]f(x) = M. Розглянемо два випадки:

1. min = max  m = M  f(x) = Const  f(x) = C = 0 і в якості точки C можна прийняти будь-яку точку інтервала.

2. m < M тоді точки x0 і x1 не можуть бути в кінцях відрізка одночасно, бо за умовою f(a) = f(b)  M = m, що ми виключили, таким чином одна з точок лежить в середені відрізка, тоді за точку c візьмемо цю точку, тоді за теоремою Ферма f(c) = 0. 

Білет 17.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]