- •Розділ 3. Диференціальне числення функції однієї змінної
- •1. Задачі, що приводять до поняття похідної функції
- •2. Поняття похідної
- •3. Геометричний зміст похідної. Рівняння дотичної і нормалі до кривої
- •4. Диференційованість функції в точці
- •5. Похідні елементарних функцій
- •6. Основні правила диференціювання
- •7. Похідна складної функції
- •8. Логарифмічне диференціювання. Похідна степеневої, показникової, показниково-степеневої функцій
- •9. Похідна оберненої функції. Похідні обернених тригонометричних функцій
- •10. Таблиця похідних
- •11. Похідна неявно заданої функції
- •12. Похідна функції, заданої параметрично
- •13. Похідні вищих порядків
- •14. Наближені обчислення за допомогою похідної
- •15. Еластичність функції
- •Еластичності елементарних функцій:
- •16. Застосування еластичності в економічному аналізі Еластичність попиту відносно ціни
- •Еластичність і податкова політика
- •17. Основні теореми диференціального числення
- •18. Правило Лопіталя
- •19. Зростання і спадання функції на проміжку
- •20. Екстремуми функції
- •Необхідна умова екстремуму диференційованої функції.
- •Перша достатня умова екстремуму.
- •Друга достатня умова екстремуму.
- •Третя достатня умова екстремуму.
- •21. Найбільше і найменше значення функції на відрізку
- •22. Випуклість, увігнутість графіка функції. Перегин
- •Необхідна і достатня умова випуклості (увігнутості) графіка функції.
- •Необхідна умова точки перегину.
- •Достатні умови точки перегину.
- •23. Асимптоти графіка функції
- •24. Повне дослідження і побудова графіка функції
- •25. Застосування похідної в економіці Граничний аналіз в економіці.
- •Задачі на екстремум.
4. Диференційованість функції в точці
Означення 3.2. Функція називається диференційованою в точці , якщо приріст функції в цій точці можна записати в вигляді:
, де – число.
Теорема 3.1. Для того, щоб функція була диференційованою в точці необхідно і достатньо щоб вона в цій точці мала скінченну похідну .
Теорема 3.2. Якщо функція диференційована в деякій точці, то вона і неперервна в цій точці.
Дана теорема не є достатньою: зворотне твердження невірно, функція може бути неперервною і не мати похідної.
Рис. 3.3.
Аналогічно поняттю односторонньої границі, вводять поняття односторонньої похідної. Лівостороння і правостороння похідні в точці визначаються, відповідно, як односторонні границі:
і .
Якщо в точці існує похідна, то її односторонні похідні в цій точці існують і рівні між собою. І навпаки: якщо існують і рівні односторонні похідні функції, то існує і похідна в точці.
Рис. 3.4.
Ця функція неперервна при , але не є диференційованою, і функція не має єдиної дотичної. Обчислимо односторонні похідні функції в точці ; при цьому врахуємо, що
Маємо: , .
Як бачимо , що підтверджує відсутність похідної функції в точці .
Надалі, стверджуючи, що функція має похідну в точці , будемо розуміти, що вона скінченна.
5. Похідні елементарних функцій
1. Похідна сталої функції дорівнює нулю: якщо , то .
Для даної функції , , а значить і .
2. Якщо , то .
Для даної функції , , , .
3. Доведемо, що . Маємо:
.
4. , .
Для першого випадку ,
.
Аналогічно можна одержати похідну функції .
5. Розглянемо функцію і доведемо, що .
Маємо: . Тоді одержимо похідну:
.
6. Основні правила диференціювання
Нехай функції і мають похідні в точці .
1. Похідна алгебраїчної суми функцій дорівнює алгебраїчній сумі похідних функцій, тобто
. (3.4)
Нехай . Дамо приріст , тоді функції і одержують прирости, відповідно рівні і , а функція одержить приріст . Нове значення функції буде , функції – і отже
,
, .
Остаточно одержимо .
2. Похідна добутку. Доведемо, що
. (3.5)
Нехай . Дамо приріст , тоді функції і одержують прирости, рівні і , їхні нові значення , . При цьому і
.
Застосовуючи теореми про границю суми і добутку, будемо мати: .
Врахуємо, що , , . Виходить , що і було потрібно довести.
Зокрема, якщо
,
тобто сталий множник можна виносити за знак похідної.
Використовуючи останню формулу і похідну натурального логарифма, можна одержати похідну функції . Враховуючи, що , одержимо
. (3.6)
3. Похідна частки. Розглянемо функцію . Припустимо, що функція відмінна від нуля в розглянутій точці . Доведемо, що
. (3.7)
Дійсно, приріст функції, що відповідає приросту аргументу дорівнює
, .
Застосовуючи теорему про границі частки і добутку і, враховуючи неперервність функції в точці , одержимо, що
.
Приклад 3.5. Довести, що , .
Розв’язання. Маємо:
.
Аналогічно виводиться формула похідної функції .