Определение
Точка , в которой нарушено хотя бы одно из трех условий непрерывности функции, а именно:
1. функция определена в точке и ее окрестности;
2. существует конечный предел функции в точке
;
3. это предел равен значению функции в точке , т.е.
называется точкой разрыва функции.
Пример
Функция не определена в точке
, а значит, эта точка является точкой разрыва указанной функции.
Определение
Если в точке существуют конечные пределы
и
, такие, что
, то точка
называется точкой разрыва первого рода.
Определение
Если хотя б один из пределов или
не существует или равен бесконечности, то точка
называется точкой разрыва второго рода.
Пример
Задание. Исследовать функцию на непрерывность.
Решение. Рассматриваемая функция определена и непрерывна на промежутках ,
и
, на которых она задана непрерывными элементарными функциями
,
и
соответственно. А тогда, разрыв возможен только на концах указанных промежутков, то есть в точках
и
.
Найдем односторонние пределы и значение функции в каждой из точек.
1) Рассмотрим точку . Для нее
Так как , то в точке
функция терпит разрыв первого рода.
2) Для точки имеем:
Так как односторонние пределы и значение функции в этой точке равны, то это означает, что в точке функция непрерывна.
Ответ. В точке функция терпит разрыв первого рода, а в точке
непрерывна.
Пример
Задание. Исследовать функцию на непрерывность в точках
и
.
Решение. 1) Исследуем функцию на непрерывность в точке :
Так как один из односторонних пределов бесконечен, то точка - точка разрыва второго рода.
2) Для точки получаем:
и значение функции в точке
Таким образом, в точке заданная функция является непрерывной.
Ответ. - точка разрыва второго рода, а в точке
функция непрерывна.
Производные
Производная функции в точке является основным понятием дифференциального исчисления. Она характеризует скорость изменения функции в указанной точке. Производная широко используется при решении целого ряда задач математики, физики, других наук, в особенности при изучении скорости различного рода процессов.
Производная функции равна пределу отношения приращения функции к приращению аргумента, при условии, что последний стремится к нулю:
Определение
Функция, которая имеет конечную производную в некоторой точке, называется дифференцируемой в данной точке. Процесс вычисления производной называется дифференцированием функции.
Правила вычисления производных
Пусть функции и
имеют производные в точке
. Тогда
1. Константу можно выносить за знак производной.
Пример
2. Производная суммы/разности.
Производная суммы/разности двух функций равна сумме/разности производных от каждой из функций.
Пример
3. Производная произведения.
Пример
4. Производная частного.
Пример
5. Производная сложной функции.
Производная сложной функции равна производной этой функции по промежуточному аргументу , умноженной на производную от промежуточного аргумента
по основному аргументу
.
и
имеют производные соответственно в точках
и
. Тогда
Теорема (О производной обратной функции)
Если функция непрерывна и строго монотонна в некоторой окрестности точки
и дифференцируема в этой точке, то обратная функция
имеет производную в точке
, причем
.
Дифференциал функции
Пусть функция дифференцируема в точке
, то есть приращение этой функции можно представить в виде суммы двух слагаемых: линейного относительно
и нелинейного членов:
где при
.
Определение
Дифференциалом функции называется линейная относительно часть приращения функции. Она обозначается как
или
. Таким образом:
Замечание
Дифференциал функции составляет основную часть ее приращения.
Замечание
Наряду с понятием дифференциала функции вводится понятие дифференциала аргумента. По определению дифференциал аргумента есть приращение аргумента:
Замечание
Формулу для дифференциала функции можно записать в виде:
Отсюда получаем, что
Итак, это означает, что производная может быть представлена как обыкновенная дробь - отношение дифференциалов функции и аргумента.