Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл

Определение 18.2. Производной функции Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru в точке x называется предел

Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru

Производную функции обозначают так же через Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru или Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru . Последнее обозначение распространено в механике.

Определение 18.3. Правой производной функции Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru в точке x называется правый предел

Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru

Определение 18.4. Левой производной функции Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru в точке x называется левый предел

Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru

Теорема 18.1. Если в точке x существуют правая и левая производные функции и они равны между собой, то в этой точке существует производная функции, равная односторонним производным.

Теорема 18.2. Если в точке x существует производная функции, то существуют в этой точке и равные ей односторонние производные.

Доказательство этих теорем аналогично доказательству соответствующих теорем об односторонних пределах.

Геометрический смысл производной устанавливает следующая теорема (см. рис. 2)

Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru

Рис. 2. Геометрический смысл производной.

Теорема 18.3. Производная функции Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru в точке x равна тангенсу угла наклона касательной к графику функции, проведенной в этой точке.

Докажите эту теорему самостоятельно.

Теорема 18.4. Если функция Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru дифференцируема в точке x, то она непрерывна в этой точке.

Доказательство. Вычислим предел

Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru ,

откуда

Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru

Конец доказательства.

Вопрос 18.3. Правила дифференцирования.

Если Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru и Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru две дифференцируемые в точке x функции, то справедливы следующие правила дифференцирования:

1) производная константы (функции, принимающей постоянные значения) равна нулю;

Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru .

2) производная суммы двух функций Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru и Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru равна сумме их

Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru

3) производная разности двух функций Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru и Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru равна разности их

Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru

4) производная произведения двух функций Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru и Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru равна

Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru

5) производная отношения двух функций Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru и Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru равна

Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru .

Докажите эти утверждения самостоятельно.

Вопрос 18.4. Дифференцируемость сложной и обратной функции.

Теорема 18.5. (Дифференцируемость сложной функции). Пусть функция Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru определена на интервале I и принимает значения из интервала I', а функция Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru определена на интервале I', тогда если Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru дифференцируема в точке x из интервала I, а Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru дифференцируема в точке Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru , то сложная функция Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru дифференцируема в точке x и

Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru .

Доказательство. Согласно определению производной

Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru

Пусть Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru , тогда получим Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru , если Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru и следовательно

Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru

или Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru .

Конец доказательства.

Пример 18.2. Вычислить производную сложной функции Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru .

Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru .

Конец примера.

Теорема 18.6. (Дифференцируемость обратной функции). Пусть Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru строго монотонная и непрерывная на интервале I функция, принимающая значения из интервала E. Тогда, если Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru дифференцируема на I, то на интервале E существует дифференцируемая обратная функция Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru , причем

Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru .

Доказательство. Из условий теоремы следует существование и единственность обратной функции Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru , определенной на интервале E.

Тогда

Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru .

Обозначим через h разность Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru , тогда, учитывая, что Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru , получим Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru , или Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru . Отсюда, учитывая, что при Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru , получим

Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru Конец доказательства.

Пример 18.3. Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru

Вопрос 18.2. Производная функции и ее геометрический смысл - student2.ru

Конец примера.

Наши рекомендации