- •С одержание
- •Тема 11. Линейное программирование 38
- •Введение
- •Студенты должны знать:
- •Приобрести практические навыки:
- •Курс математики состоит из следующих разделов:
- •Содержание разделов дисциплины «математика»
- •Раздел 1. Основы алгебры и анализа
- •Раздел 2. Интегральное исчисление. Обыкновенные дифференциальные уравнения. Ряды
- •Раздел 3. Теория вероятностей
- •Раздел 4. Численные методы и оптимизационные задачи
- •Основные теоретические положения
- •Тема 1. Матрицы, определители, системы линейных уравнений
- •Тема 2. Элементы аналитической геометрии
- •Тема 3. Предел функции
- •Тема 4. Производная
- •Тема 5. Исследование функции и построение графика
- •Тема 6. Неопределенный интеграл
- •Тема 7. Функция двух переменных
- •Тема 8. Числовые и степенные ряды
- •Тема 9. Дифференциальные уравнения
- •Виды дифференциальных уравнений
- •Тема 10. Элементы теории вероятностей и математическая статистика Случайные события
- •Основные формулы комбинаторики
- •Случайные величины
- •Числовые характеристики случайной величины
- •Комплексные числа
- •Тема 11. Линейное программирование
- •Контрольная работа № 1
- •Методические указания по выполнению и оформлению контрольной работы № 1
- •Контрольная работа № 2
- •Методические указания по выполнению и оформлению контрольной работы № 2
- •Формы и содержание отчетности студентов Формы отчетности студентов
- •Вопросы к зачету (1 семестр)
- •Вопросы к экзамену (2 семестр)
- •Список литературы
- •Математика
- •1 62600, Череповец, ул. Сталеваров, 44
Тема 4. Производная
Определение Производной функции в точке (обозначается или ) называется предел отношения приращения функции в этой точке к приращению аргумента при , если этот предел существует:
Операция нахождения производной называется дифференцированием.
Для освоения техники дифференцирования, то есть нахождения производных, необходимо использовать правила дифференцирования и таблицу производных наиболее часто встречающихся функций.
Основные правила дифференцирования
1.
2. ( – постоянная)
3.
4.
5. Производная сложной функции: если , то , где производные функций в правой части равенства берутся по аргументам и соответственно.
Таблица производных наиболее часто используемых функций
1. ( – постоянная)
2.
3.
4. ( – постоянная)
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Определение Логарифмической производной функции называется производная от логарифма этой функции: , при y > 0. Нахождение производных от многих функций значительно упрощается, если эти функции предварительно прологарифмировать, а затем воспользоваться логарифмической производной. При этом логарифмическую производную применяют формально, не учитывая, что формула имеет смысл лишь при y > 0.
Определение Функция y(x) называется неявной, если зависимость между х и у выражена уравнением F(x,y)=0, неразрешенным относительно у.
Чтобы найти производную от неявной функции, надо данное уравнение продифференцировать, считая у функцией от х, а затем полученное уравнение решить относительно производной
Тема 5. Исследование функции и построение графика
Определение Внутренняя точка интервала называется точкой максимума (минимума) функции , если существует такое , что для всех из интервала , содержащегося внутри интервала , выполняется неравенство ( ). Точки максимума и минимума называют точками экстремума (локального экстремума) функции. Точки, в которых производная обращается в ноль, называют стационарными точками.
Приведем формулировки теорем, используемых при исследовании функций.
Достаточное условие строгого возрастания (убывания) функции:
Если ( ) в интервале , то строго возрастает (убывает) в этом интервале. Промежутки, в которых функция возрастает (убывает), называются промежутками монотонности функции. Чтобы найти промежутки монотонности функции необходимо:
Найти область определения функции;
Найти производную функции;
Приравнять производную к нулю и определить ее корни (стационарные точки), а также найти точки, в которых производная не существует, а функция определена;
Определить знак производной в каждом из промежутков, на которые разбивается полученными точками область определения функции.
Необходимое условие экстремума функции:
Если функция дифференцируема в точке и достигает в этой точке максимума (минимума), то .
Точками экстремума могут быть только те точки, в которых производная равна нулю, либо не существует. Точки, в которых производная равна нулю или не существует, называют точками, подозрительными на экстремум, или критическими точками.
Достаточные условия экстремума функции:
Если при переходе через точку , подозрительную на экстремум, производная меняет знак, то точка является точкой экстремума. При этом если в некоторой окрестности точки для и для , то является точкой максимума. Если же в этой окрестности для и для , то – точка минимума.
Другим достаточным признаком существования экстремума в стационарной точке является условие (тогда это точка максимума) и (тогда это точка минимума). При этом считается, что имеет непрерывную вторую производную в некоторой окрестности точки .
Определение График функции называется выпуклым в интервале , если он расположен ниже касательной проведенной в любой точке этого интервала.
Определение График функции называется вогнутым в интервале , если он расположен выше касательной, проведенной в любой точке этого интервала.
Достаточные условия выпуклости (вогнутости) графика функции:
Если в интервале , то график функции является выпуклым в этом интервале; если же , то в интервале график функции вогнутый.
Точка графика функции, отделяющая его выпуклую часть от вогнутой, называется точкой перегиба. Если ─ абсцисса точки перегиба графика функции , то вторая производная равна нулю или не существует в этой точке. Точки, в которых или не существует, называются критическими точками второго рода.
Если при переходе через критическую точку второго рода вторая производная меняет знак, то точка есть точка перегиба.
Определение Прямая l называется асимптотой кривой y = f(x), если расстояние точки М(х,у) на кривой от прямой l стремится к нулю при неограниченном удалении этой точки по кривой от начала координат, (т.е. при стремлении хотя бы одной из координат точки к бесконечности).
Прямая является вертикальной асимптотой кривой y = f(x), если:
или
Прямая является горизонтальной асимптотой кривой y = f (x), если существует или
Прямая является наклонной асимптотой кривой y = f(x), если существуют пределы:
или
При исследовании функции и построении ее графика удобно придерживаться следующего плана:
Найти область определения функции.
Определить четность (нечетность), периодичность функции.
Найти точки разрыва.
Определить точки пересечения графика с осями координат.
Найти точки экстремума и вычислить значения функции в этих точках.
Определить интервалы возрастания и убывания функции.
Найти точки перегиба, интервалы выпуклости и вогнутости.
Определить асимптоты.
Найти предельные значения функции при аргументе, стремящемся к границам области определения.