Функция y = f(x) имеет пределом
число А при стремлении х к а, если для каждого числа е>0 найдется такое число δ>0, что
|y— A|<е, при | х —a|<δ
Математическая запись предела
Предел постоянной величины
Предел суммы (разности) конечного числа функций
Предел частного двух функций
Предел произведений конечного числа функций
при lim f(x) и lim φ(x) и lim ф(x) ≠0
замечательный предел:
замечательный предел:
Производная.
Производной функции f(x)называется предел отношения приращения функции
Δу=f(x+Δx)-f(x)
к приращению аргумента
Δх=x-x0
в точке хпри стремлении Δх к нулю.
Процесс нахождения производной называется дифференцированием, поэтому выражение «продифференцировать функцию» равносильно выражению «найти производную функции».:
Математическая запись производной
Производная функции y = f(x): имеет физический смысл (в том числе механический) мгновенной скорости процесса
Производная функции y = f(x): имеет геометрический смысл.
Угловой коэффициент касательной к графику функции в данной точке равен значению ее производной в точке касания. В этом и состоит геометрический смысл производной
Общее правило дифференцирования.
При дифференцировании функции (нахождении ее производной) придерживаются следующие схемы:
1) выбрав некоторое значение х, дают ему приращение Dх и находят значение функции в точке х + Dх, равное f(x + Dx);
2) определяют приращение функции: Df = f(x + Dx)-f(x);
3) составляют отношение Df / Dx и, если возможно, упрощают его;
4) находят производную функции, то есть предел
отношения приращения функции Δу=f(x+Δx)-f(x) к приращению аргумента Δх=x-x0 в точке хпри стремлении Δх к нулю т.е.
если этот предел существует.
Таблица производных элементарных функций
Производная постоянной величины у=С:
ý= 0;
Производная степенной функции
у = хμ:
ý=μxμ-1
Производная показательной функции у = аx: в частности, если у = ех
ý=axlna;
ý= еx;
Производная
логарифмической функции y=logax
Производная
натурального логарифма у = lnх
Производная тригонометрической функции y=sinx
y'=cosx;
Производная тригонометрической функции y=cos x
ý =- sin x;
Производная тригонометрической функцииy = tgx
Производная тригонометрической функцииy = ctgx
Производная обратной тригонометри
ческой функции y=arcsinx
Производная обратной тригонометри-ческой функции y=arccosx
Производная обратной тригонометри-ческой функции y=arctgx
Производная обратной тригонометри-ческой функции y=arcctgx
Производная суммы (разности) функций y = w±u
y' = u'±v'
Производная произведения двух функций y=uv y' = u'v + v'u.
Производная частного двух функций y=u/v
Производная сложной функции
y = f1(u), если u = f2(x),
у'x = у'иu'x
Производная неявной функции
При задании функции в неявном виде F(х, у)=0 можно рассматривать левую часть равенства F(x, у) как некоторую сложную функцию х и дифференцировать обе части равенства, имея при этом в виду, что у есть функция от х, обращающая соотношение F(x, у) =0 в тождество.
Производные второго и высших порядков
Производная yx'=f '(x) от функции
y=f(x) тоже является функцией от х; и также может быть дифференцируема.
Производная от производной называется производной второго порядка или просто второй производной.
y''=f ''(х)=( f '(х)) '=
Производная от производной второго порядка называется производной третьего порядка и т.д. yn= =( fn-1(х)) '
Частные производные функции нескольких переменных
z = f(x,y).
Частные производные первого порядка. Частной производной первого порядкафункции z = f(x,y) по аргументу х в рассматриваемой точке (х; у) называется предел
если он существует.
Частная производная функции
z = f(x, y) по аргументу х обозначается одним из следующих символов:
Аналогично частная производная по у обозначается
и определяется формулой:
Так как частная производная – это обычная производная функции одного аргумента, то ее нетрудно вычислить. Для этого нужно пользоваться всеми рассмотренными до сих пор правилами дифференцирования, учитывая в каждом случае, какой из аргументов принимается за «постоянное число», а какой служит «переменной дифференцирования»
Применение производных для исследования функций
Условие возрастания функции
y = f(x)на отрезке [а, b]
f '(x)>0
Условие убывания функции y=f(x)на отрезке [а, b]
f '(x)<0
Условие максимума функции y=f(x)при x= а
f '(a)=0 и f '' (a)<0
Условия функции экстремума
Если при х=а производные f '(а) = 0 и f "(а) = 0, то необходимо исследовать f '(x)в окрестностях точки x = а. Функция у=f(х)при х=а имеет максимум, если при переходе через точку х= а производная
f '(x)меняет знак с «+» на «-», в случае минимума — с « - » на «+» .Если
f '(x)не меняет знака при переходе через точку х = а,то в этой точке экстремума функции нет
Дифференциал функции.
1.
Дифференциал независимой переменной
равен ее приращению: dx=Δx
2.
Дифференциал функции y=f(x)
dy = у' Δх
Дифференциал функции y=f(x) главная часть приращения функции т.е.
dy= у' Δх ≈Δy=f(x+Δx)-f(x)±e Δx т.к.
±e Δx→0
3.
Дифференциал суммы (разности) двух функций y=u±v
dy=du±dv
4.
Дифференциал произведения двух функций у=uv
dy = vdu+udv.
5.
Дифференциал частного двух функций
y=
Применение
дифференциала в приближенных вычислениях
Приращение функции через дифференциал
Δy = f(x + Δx) - f(x) ≈ dy ≈ f'(x) • Δx
где Δx: — приращение аргумента
Приближенное вычисление значения функции:
f(x + Δx) ≈ f(x) + f '(x) • Δx
Дифференциал применяется для вычисления абсолютной и относительной погрешностей при косвенных измерениях u = f(x, у, z .). Абсолютная погрешность результата измерения
Относительная погрешность результата измерения
Частные дифференциалы
функции двух независимых переменных
Частным дифференциалом функции
z= f(xj у) по х называется главная часть частного приращения dxf, пропорциональная приращению Δх независимой переменной.
По аналогии с дифференциалом функции одной переменной частные дифференциалы функции f(x, у) по х ; и по у будут равны:
Полный дифференциал
функции двух независимых переменных
Полный дифференциал функции двух независимых переменных равен сумме ее частных дифференциалов
Аналогично полный дифференциал функции многих независимых переменных для функции
u=f(x, у, z, ... , t)
будет иметь вид
Неопределенный интеграл
Функция F(x),имеющая данную функцию f(x)своей производной или f(x)dxсвоим дифференциалом, называется первообразной данной функции f(x).
Совокупность всех первообразных функций для дифференциала f(x)dxназывается неопределенным интегралом и обозначается символом ∫ f(x)dx.
-символ ∫ - называется интегралом;
- f(x) –называется подинтегральной функцией;
- f(x)dx - называется подинтегральным выражением и равно дифференциалу первообразной.
Найти у = ∫ Ln хdх. Полагаем и=Lпх,dv = dx, тогда , v = x
Используя формулу интегрирования по частям, получаем
у = ∫ Lnxdx = x Lnх-∫ dх = xLn-x+C
Интегрирование методом замены переменных
Найти у= ∫x (1+ 2x2)dx
Заменим l+2x2=z, подставим замену в интеграл, тогда
сократим подобные члены получим
Возвращаясь к прежней переменной х, окончательно имеем
Определенный интеграл
Интегральная сумма
∑f(ki)Δxi ( от i=1 до n ) где kiпроизвольная точка соответствующего отрезка
Определенный интеграл функции f(x) на отрезке [а, b]
Формула Ньютона — Лейбница
,где F(a) и F(b) первообразная функции f(x)при замене х на а и b , т е F′(x)=f(x)
свойства определенного интеграла
Площадь криволинейной трапеции, ограниченной графиком функции f(x), осью абсцисс и прямыми х=а и х=b,
Площадь фигуры, ограниченной двумя кривыми y=.f1(x)и у = f2(x) [ f'2(x)≥f1(x)]и двумя прямыми х=а и х=b,