Операции над множествами Числовые множества. Свойства предела Критерий Коши Понятие производной

Дифференциальное исчисление функции одной переменной

Создание дифференциального и интегрального исчислений открыло новую эпоху в развитии математики. Оно повлекло за собой появление ряда математических дисциплин: теории рядов, теории дифференциальных уравнений, дифференциальной геометрии и вариационного исчисления.

Дифференциальное исчисление функции одной переменной

Понятие производной

Рассмотрим задачу, которая приводит к понятию производной. Пусть функция u(t) выражает количество произведенной продукции за время t. Найдем производительность труда в момент t0. За период от t0 до t0+D t количество продукции изменится от u(t0) до u0+D u = u(t0+D t). Тогда средняя производительность труда за этот период z = D u/D t, поэтому производительность труда в момент t0
z = limD t® 0D u/D t.

Определение 1(производная). Производной функции y = f(x) в фиксированной точке x называется предел

limD x® 0D y/D x
при условии существования этого предела.

Производная обозначается следующим образом f'(x) или y'.

Пример 1. Вычислить производную функции y = sin x. Найдем приращение функции:

D y = sin(x+D x)-sin x = 2sin(D x/2) cos (x+D x/2).
По определению производной
(sin x)' = limD x® 0D y/D x = limD x® 0(cos (x+D x/2)(sin D x/2)/(D x/2)) = =cos x,
так как
limD x® 0cos (x+D x/2) = cos x.
Таким образом,
(sin x)' = cos x.

Определение 2. Правой (левой) производной называется правый (левый) предел

limD x® 0 + 0D y/D x
limD x® 0 - 0D y/D x ,
если эти пределы существуют.

Для обозначения правой (левой) производной используют символ: f'(x+0) f'(x-0). Необходимым и достаточным условием существования производной является равенство f'(x+0) = f'(x-0).

Пример 2. Доказать, что f(x) = 3|x|+1 не имеет производной в точке x = 0. Составим D y = 3(0+D x)+1-1=3D x при D x>0. При D x<0 D y = -3(0+D x)+1-1=-3D x, значит,

limD x® 0-0D y/D x =-3, limD x® 0+0D y/D x = 3.
Поэтому данная функция не имеет производной в точке x = 0.
Дифференциальное исчисление, раздел математики, в котором изучаются производные и дифференциалы функций и их применения к исследованию функций. Оформление Дифференциальное исчисление в самостоятельную математическую дисциплину связано с именами И. Ньютона и Г. Лейбница
Дифференцирование сложной и обратной функций