.. . .. . . 微分运算法则
由函数和、差、积、商的求导法则,可推出相应的微分法则.为了便于理解,下面我们用表格来把微分的运算法则与导数的运算法则
下:
函数和、差、积、商的求导法则 函数和、差、积、商的微分法则 复合函数的微分法则就是前面我们学到的微分形式不变性,在此不再详述。
例题:设,求对x3的导数
解答:根据微分形式的不变性
微分的应用
微分是表示函数增量的线性主部.计算函数的增量,有时比较困难,但计算微分则比较简单,为此我们用函数的微分来近似的代替函
量,这就是微分在近似计算中的应用.
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例题:求
的近似值。
解答:我们发现用计算的方法特别麻烦,为此把转化为求微分的问题
故其近似值为1.025(精确值为1.024695)
三、导数的应用
微分学中值定理
在给出微分学中值定理的数学定义之前,我们先从几何的角度看一个问题,如下:
设有连续函数,a与b是它定义区间的两点(a<b),假定此函数在(a,b)处处可导,也就是在(a,b)
的函数图形上处处都由切线,那末我们从图形上容易直到,
差商就是割线AB的斜率,若我们把割线AB作平行于自身的移动,那么至少有一次机
会达到离割线最远的一点P(x=c)处成为曲线的切线,而曲线的斜率为,由于切线与割线是平行的,因此
注:这个结果就称为微分学中值定理,也称为拉格朗日中值定理 拉格朗日中值定理
成立。
如果函数在闭区间[a,b]上连续,在开区间(a,b)可导,那末在(a,b)至少有一点c,使
成立。
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这个定理的特殊情形,即: 若
的情形,称为罗尔定理。描述如下:
,那末在(a,b)至少有一点c,使
在闭区间[a,b]上连续,在开区间(a,b)可导,且
成立。
注:这个定理是罗尔在17世纪初,在微积分发明之前以几何的形式提出来的。 注:在此我们对这两个定理不加以证明,若有什么疑问,请参考相关书籍
下面我们在学习一条通过拉格朗日中值定理推广得来的定理——柯西中值定理 柯西中值定理
如果函数,在闭区间[a,b]上连续,在开区间(a,b)可导,且≠0,那末在(a,b)至少有一
点c,使成立。
例题:证明方程在0与1之间至少有一个实根
证明:不难发现方程左端 函数理
是函数的导数:
,由罗尔定
在[0,1]上连续,在(0,1)可导,且
可知,在0与1之间至少有一点c,使 也就是:方程
,即
在0与1之间至少有一个实根 未定式问题
问题:什么样的式子称作未定式呢?
答案:对于函数,来说,当x→a(或x→∞)时,函数,都趋于零或无穷大
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则极限可能存在,也可能不存在,我们就把式子称为未定式。分别记为型
我们容易知道,对于未定式的极限求法,是不能应用\商的极限等于极限的商\这个法则来求解的,那么我们该如何求这类问题的极限呢?
下面我们来学习罗彼塔(L'Hospital)法则,它就是这个问题的答案 注:它是根据柯西中值定理推出来的。
罗彼塔(L'Hospital)法则
当x→a(或x→∞)时,函数,都趋于零或无穷大,在点a的某个去心邻域(或当│x│>N)时,
与都存在,≠0,且存在
则:=
这种通过分子分母求导再来求极限来确定未定式的方法,就是所谓的罗彼塔(L'Hospital)法则 注:它是以前求极限的法则的补充,以前利用法则不好求的极限,可利用此法则求解。
例题:求
解答:容易看出此题利用以前所学的法则是不易求解的,因为它是未定式中的以利用上面所学的法则了。
型求解问题,因此我们就可
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例题:求
解答:此题为未定式中的型求解问题,利用罗彼塔法则来求解
另外,若遇到
、
、
、
、
等型,通常是转化为
型后,在利用法则求解。
例题:求
解答:此题利用以前所学的法则是不好求解的,它为
型,故可先将其转化为
型后在求解,
注:罗彼塔法则只是说明:对未定式来说,当存在,则存在且二者的极限相同;而
并不是不存在时,也不存在,此时只是说明了罗彼塔法则存在的条件破列。 函数单调性的判定法
函数的单调性也就是函数的增减性,怎样才能判断函数的增减性呢?
我们知道若函数在某区间上单调增(或减),则在此区间函数图形上切线的斜率均为正(或负),也就是函数的导数在此区间上均取正值(或负值).因此我们可通过判定函数导数的正负来判定函数的增减性.
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