Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Основные прав ила дифференцирования.




1.  Функция  дифференцируема и ;

2. Если  ‑ постоянная, то функция  дифференцируема и ;

3. Из 1 и 2 следует, что ;

4. Функция  дифференцируема и ;

5. Из 4 следует, что ;

6. Если  определена и дифференцируема, то .


28.Производная сложной и обратной функции. Производная сложной функции. Пусть  и . Тогда можно определить сложную функцию . Если функция  дифференцируема в точке , а функция  дифференцируема в точке , то сложная функция  дифференцируема в точке , и ее производная может быть вычислена по правилу цепочки:

.

Или более кратко .

Правило можно записать также в виде: .

 


Производная обратной функции

Пусть функция  задана на множестве , а  – множество ее значений. Тогда каждому  ставится в соответствие единственное значение . С другой стороны, каждому  будет соответствовать одно или несколько значений . В случае, когда отображение  является биективным, т.е. каждому значению  соответствует только одно значение , для которого , на множестве  можно определить функцию , множеством значений которой является , которая будет называться обратной по отношению к функции . Функции  и  называются взаимообратными.

Пусть функция  удовлетворяет условиям существования обратной функции и в точке  имеет конечную производную . Тогда обратная функция  в точке  также имеет конечную производную, равную  .



Дифференциал функции и его основные свойства.

Дифференцируемость функции  в точке  означает, что ее приращение представимо в виде:

.

Величина  при малых  мала по сравнению с величиной . Поэтому  представляет собой главную часть приращения , называемую дифференциалом функции в точке . Дифференциал функции  обозначают обычно символами:  и др.

Если  ‑ независимая переменная, то  и поэтому .

Вычисление дифференциалов проводят по правилам 1 ‑ 6 дифференцирования с заменой символа ¢ (штрих) на символ . Например:

;

.

Таким образом, приращение функции  в точке  при малых значениях  приблизительно в пять раз больше, чем , а приращение функции в точке  приблизительно в 14 раз больше, чем .



Теоремы о дифференцируемых функциях.

Теорема Ферма. Если функция  дифференцируема в точке , т.е. существует , и всюду в некоторой окрестности этой точки , т.е.  является наибольшим (наименьшим) значением функции в этой окрестности, то .

Теорема Ролля. Если функция  непрерывна на отрезке , дифференцируема на интервале  и , то в некоторой точке интервала  ее производная равна нулю.

Геометрический смысл теоремы Ролля заключается в том, что в  найдется точка, в которой касательная к кривой будет горизонтальна.

Теорема Лагранжа. Если функция  непрерывна на отрезке , дифференцируема на интервале , то найдется точка  для которой .

Следствие. Теорема Лагранжа является обобщением теоремы Ролля для случая . Тогда .

Теорема Коши. Если функции  и  определены и непрерывны на отрезке , дифференцируемы на интервале  и при этом , то найдется точка , для которой .



Правило Лопиталя.

Пусть  и  - функции, определенные и дифференцируемые в окрестности точки a, где a - конечное число или  (если , то под окрестностью точки a понимаем какой-нибудь луч ; если , то окрестность – луч ). В самой точке a функции могут быть не определены. Пусть  при .

I правило. Если:

1.

2. Существует конечный или бесконечный предел . Тогда: .

II правило. Если:

1. ;

2. Существует конечный или бесконечный предел  Тогда: .

Правила Лопиталя позволяют раскрывать неопределенности вида  или . Однако, они могут быть использованы и при раскрытии неопределенностей других видов: . Для этого исследуемое выражение преобразуют так, чтобы получилась неопределенность вида  или .


32.Исследование на монотонность. Точки экстремума. . Функция  называется возрастающей на промежутке , если  для любых точек  и  из промежутка , удовлетворяющих неравенству . Функция называется убывающей на , если из условия  следует .

Теорема. Если функция  непрерывна на отрезке , дифференцируема на интервале , то для того, чтобы  была возрастающей (убывающей) необходимо и достаточно, чтобы  в каждой внутренней точке интервала .

Дифференцируемая функция является возрастающей на промежутке  тогда и только тогда, когда .

Локальный экстремум

Точка  называется точкой локального максимума функции , если существует интервал , содержащий точку  такой что .

Точка  называется точкой локального минимума функции , если существует интервал , содержащий точку  такой что .

Точки локального минимума и локального максимума называются точками локального экстремума.

Необходимым условием локального экстремума дифференцируемой функции является выполнение равенства . Поэтому точки, в которых дифференцируемая функция может иметь локальный экстремум, находят, решая уравнение: .

Решения этого уравнения называют стационарными точками.

Исследование стационарных точек

I правило. Если при возрастании  при переходе через стационарную точку  производная  меняет знак с + на ‑ , то
 ‑ точка локального максимума. Если  меняет знак с ‑ на + , то  ‑ точка локального минимума функции . Если  не меняет знак в точке , то экстремума нет.

II правило. Если вторая производная  в стационарной точке  положительная, то  ‑ точка локального минимума функции . Если вторая производная  в стационарной точке  отрицательная, то  ‑ точка локального максимума функции .

Точками локального экстремума функции могут быть такие точки, в которых производная не существует или обращается в бесконечность. Исследовать такие точки можно по I правилу. Экстремум в такой точке называется острым экстремумом.

Глобальный экстремум.Непрерывная на отрезке  функция  принимает свое наибольшее значение  и свое наименьшее значение  в точках этого отрезка. Эти значения могут достигаться либо в стационарных точках отрезка, либо в точках недифференцируемости функции, либо в граничных точках отрезка. Поэтому для нахождения значений  и  поступают следующим образом.

· Находят стационарные точки  функции;

· Находят точки , в которых производная  не существует или обращается в бесконечность;

· Вычисляют значения:

 ‑ и выбирают среди этих чисел наибольшее и наименьшее.

Это и будут  и  ‑ глобальные экстремальные значения.


33.Выпуклость, вогнутость. Точки перегиба. Графиком функции , заданной на множестве , называют множество точек плоскости с координатами . График называют выпуклым вниз на промежутке , если касательная к графику в любой точке этого промежутка расположена ниже графика. Если касательная расположена выше графика, то график называют выпуклым вверх. Точка, в которой график меняет направление выпуклости, называется точкой перегиба.

Если на промежутке  вторая производная  положительна, то график является выпуклым вниз на этом промежутке. Если  на промежутке , то график является выпуклым вверх на промежутке .

Точка  может быть точкой перегиба только в том случае, когда , либо  не существует – необходимое условие перегиба. Однако равенство нулю или не существование второй производной в точке  не означает еще, что в точке  будет перегиб графика. Поэтому нужно дополнительно исследовать такие точки.

I правило. Если  равна нулю или не существует и  при переводе через точку меняет знак, то  ‑ точка перегиба графика функции .

II правило. Если  и , то  является точкой перегиба графика функции .


34.Ассимптоты. Находят точки разрыва и промежутки, на которых она непрерывна. Выясняют характер точек разрыва. Вычисляют предельные значения функции в граничных точках множества  (если таковые имеются). Находят вертикальные асимптоты
(в точках бесконечного скачка). Если  не ограничено, то вычисляют пределы функции при  и . Если , то график имеет горизонтальную левостороннюю асимптоту , если , график имеет горизонтальную правостороннюю асимптоту . Если пределы (или один из пределов) бесконечны, то график может иметь наклонные (левостороннюю и правостороннюю) асимптоты . Коэффициенты левосторонней асимптоты можно найти по формулам:

.

Аналогично находят коэффициенты правосторонней асимптоты (нужно вычислить пределы при ).

Вычисляют производную . Находят критические точки функции , т.е. стационарные точки и точки, в которых  не существует. Выделяют промежутки, на которых  сохраняет знак. Это позволяет исследовать монотонность функции .










Последнее изменение этой страницы: 2018-05-30; просмотров: 241.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда...