Дифференцциальное исчисление
-
Upload
vladimiryaschuk -
Category
Education
-
view
172 -
download
0
Transcript of Дифференцциальное исчисление
![Page 1: Дифференцциальное исчисление](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081404/55a01c4d1a28abf2318b45c1/html5/thumbnails/1.jpg)
Если дифференцируемая на промежутке Х функция y=f(x) достигает
наибольшего или наименьшего значения во внутренней точке х0 этого промежутка, то производная функции
в этой точке равна 0:
0)( 0 =′ xf
![Page 2: Дифференцциальное исчисление](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081404/55a01c4d1a28abf2318b45c1/html5/thumbnails/2.jpg)
Пусть функция y=f(x) дифференцируема на промежутке Х и в точке Xx ∈0
принимает наименьшее значение.Тогда )()( 00 xfxxf ≥∆+если Xxx ∈∆+0Величина 0)()( 00 ≥−∆+=∆ xfxxfyСледовательно
0≥∆∆x
yпри 0>∆x 0≤
∆∆x
yпри 0<∆x
![Page 3: Дифференцциальное исчисление](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081404/55a01c4d1a28abf2318b45c1/html5/thumbnails/3.jpg)
0lim0
≥∆∆
+→∆ x
yx
и 0lim0
≤∆∆
−→∆ x
yx
По условию функция y=f(x) дифференцируема в точке х0, следовательно ее предел при 0→∆x
Переходим в этих неравенствах соответственно к пределу справа и слева:
не должен зависеть от способа стремления Δх к нулю, т.е.
0limlim00
=∆∆=
∆∆
−→∆+→∆ x
y
x
yxx
0)( 0 =′ xf
![Page 4: Дифференцциальное исчисление](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081404/55a01c4d1a28abf2318b45c1/html5/thumbnails/4.jpg)
В точке наибольшего или наименьшего значения, достигаемого внутри промежутка
Х, касательная к графику функциипараллельна оси Х.
![Page 5: Дифференцциальное исчисление](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081404/55a01c4d1a28abf2318b45c1/html5/thumbnails/5.jpg)
Пусть функция y=f(x) удовлетворяет следующим условиям:
1. Непрерывна на отрезке [a,b].2. Дифференцируема на интервале (a,b).3. На концах отрезка принимает равные
значения: f(a)=f(b).Тогда внутри отрезка существует по
крайней мере одна такая точка ξ, в которой производная равна нулю:
0)( =′ ξf
![Page 6: Дифференцциальное исчисление](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081404/55a01c4d1a28abf2318b45c1/html5/thumbnails/6.jpg)
По теореме Вейерштрасса, функция, непрерывная на отрезке, достигает на нем своего наибольшего М и наименьшего m значений.
Если оба этих значения достигаются на концах отрезка,то они по условию равны: М= m, а это значит, что функция постоянна на [a,b]. Тогда
0)( =′ xf во всех точках этого отрезка.
Если же хотя бы одно из этих значений достигается внутри отрезка, то по теореме Ферма, производная функции в этой точке равна нулю: 0)( =′ xf
![Page 7: Дифференцциальное исчисление](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081404/55a01c4d1a28abf2318b45c1/html5/thumbnails/7.jpg)
Найдется хотя бы одна точка, в которойкасательная к графику функциипараллельна оси Х, в этой точке
производная функции будет равна нулю.
![Page 8: Дифференцциальное исчисление](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081404/55a01c4d1a28abf2318b45c1/html5/thumbnails/8.jpg)
x
y
)(xfy =
a b1ξ 2ξ
![Page 9: Дифференцциальное исчисление](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081404/55a01c4d1a28abf2318b45c1/html5/thumbnails/9.jpg)
Если же хотя бы одно условие теоремы Ролля нарушено, то заключение теоремы может быть неверным.
Например:
Отсутствует непрерывность на [a,b].
1
x
y )(xfy =
a b
)(af)(bf
![Page 10: Дифференцциальное исчисление](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081404/55a01c4d1a28abf2318b45c1/html5/thumbnails/10.jpg)
Отсутствует дифференцируемость на (a,b).
2
x
y
)(xfy =
a b
)(af )(bf
![Page 11: Дифференцциальное исчисление](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081404/55a01c4d1a28abf2318b45c1/html5/thumbnails/11.jpg)
3
)()( bfaf ≠
x
y
)(xfy =
a b
)(af
)(bf
![Page 12: Дифференцциальное исчисление](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081404/55a01c4d1a28abf2318b45c1/html5/thumbnails/12.jpg)
Пусть функция y=f(x) удовлетворяет следующим условиям:
1. Непрерывна на отрезке [a,b].2. Дифференцируема на интервале (a,b).
![Page 13: Дифференцциальное исчисление](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081404/55a01c4d1a28abf2318b45c1/html5/thumbnails/13.jpg)
Тогда внутри отрезка существует по крайней мере одна такая точка ξ, в
которой производная функции равна частному от деления приращения
функции на приращение аргумента на этом отрезке:
ab
afbff
−−=′ )()(
)(ξ
![Page 14: Дифференцциальное исчисление](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081404/55a01c4d1a28abf2318b45c1/html5/thumbnails/14.jpg)
Введем новую функцию g(x):
Эта функция удовлетворяет всем условиям теоремы Ролля:
Она непрерывна на [a,b], дифференцируема на (a,b) и на концах отрезка принимает равные значения:
)()()(
)()( axab
afbfxfxg −⋅
−−−=
)()()(
)()( abab
afbfbfbg −⋅
−−−=
![Page 15: Дифференцциальное исчисление](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081404/55a01c4d1a28abf2318b45c1/html5/thumbnails/15.jpg)
)()()()()( afafbfbfbg =+−=
)()()(
)()( aaab
afbfafag −⋅
−−−=
0
)()( afag = )()( bgag =
Следовательно, по теореме Ролля существует точка
),( ba∈ξтакая, что
0)( =′ ξg
![Page 16: Дифференцциальное исчисление](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081404/55a01c4d1a28abf2318b45c1/html5/thumbnails/16.jpg)
или 0)()()(
)()( =′−⋅−−−′=′ aab
afbffg ξξξ
0)()(
)()( =−−−′=′ab
afbffg ξξ
отсюда
ab
afbff
−−=′ )()(
)(ξ
![Page 17: Дифференцциальное исчисление](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081404/55a01c4d1a28abf2318b45c1/html5/thumbnails/17.jpg)
Эту теорему часто записывают в виде:
)()()()( afbfabf −=−⋅′ ξ
![Page 18: Дифференцциальное исчисление](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081404/55a01c4d1a28abf2318b45c1/html5/thumbnails/18.jpg)
x
y)(xfy =
a b
A
B
ξ
![Page 19: Дифференцциальное исчисление](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081404/55a01c4d1a28abf2318b45c1/html5/thumbnails/19.jpg)
Если перемещать прямую АВ параллельно начальному положению,
то найдется хотя бы одна точка
),( ba∈ξв которой касательная к графику
функции y=f(x) и хорда АВ, проведенная через концы дуги АВ будут
параллельны.
![Page 20: Дифференцциальное исчисление](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081404/55a01c4d1a28abf2318b45c1/html5/thumbnails/20.jpg)
Если производная функции y=f(x) равна 0 на некотором промежутке Х, то эта
функция постоянна на всем промежутке.
![Page 21: Дифференцциальное исчисление](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081404/55a01c4d1a28abf2318b45c1/html5/thumbnails/21.jpg)
Возьмем на промежутке Х [a,х], тогда по теореме Лагранжа
)()()()( afxfaxf −=−⋅′ ξПо условию теоремы 0)( =′ ξf
)()()(0 afxfax −=−⋅
)()(0 afxf −=То есть
)()( afxf =