Дифференцирование функций, заданных параметрически




Если функция y аргумента x задается при помощи параметрических соотношений

x = x (t), y = y (t) (6.27)

причем x (t) и y (t) – дифференцируемые функции t и x (t)¹0. Производная от y по x находится путем дифференцирования равенств (1):

dx=x/(t)dt, dy=y/(t)dt,

откуда . (6.28)

Вторую производную от y по x находим, дифференцируя по x соотношение (6.28):

.

 

Пример 6.8 Найти , если x =ln t, y =sin 2 t.

Решение. Дифференцируем исходные соотношения:

, .

Отсюда .

Найдем вторую производную

.

 

 

Дифференциал функции

Пусть функция y = f (x) дифференцируема на отрезке [ a,b ]. Производная этой функции в некоторой точке x отрезка [ a,b ] определяется равенством

.

Отношение при D x ® 0 стремится к определенному числу f / (x) и, следовательно, отличается от производной f / (x) на величину бесконечно малую: , где a®0 при D x ® 0,

или D y = f / (x)D x + a D x.

Таким образом, приращение функции D y представляет собой сумму двух слагаемых f / (x)D x и a D x, которые являются бесконечно малыми при D x ® 0. Первое слагаемое есть бесконечно малая функция первого порядка относительно D x, так как

.

Произведение a D x есть бесконечно малая величина высшего порядка относительно D x, так как

.

Первое слагаемое f / (x)D x называется главной частью приращения функции D y.

Дифференциалом функции y = f (x) в точке называется главная часть ее приращения, равная произведению производной f / (x) на приращение D x и обозначается через dy:

dy = f / (x) D x.

Дифференциалом аргумента называется приращение аргумента

dx = D x.

Тогда дифференциал функции равен произведению ее производной на дифференциал аргумента dy = f /(x) dx.

Геометрически дифференциал представляет собой приращение ординаты касательной к графику функции в точке M (x, y).

 

Основные свойства дифференциала.

6.29   6.30   6.31 6.32 6.33 6.34

 

Дифференциал dy = f /(x) dx называется дифференциалом первого порядка.

Дифференциал d(dy) от дифференциала dy называется дифференциалом второго порядка функции f (x) и обозначается

d 2 y, то есть d 2y= f //(x)(dx)2 и т.д.

Дифференциал d(d n-1y) от дифференциала d n- 1 y называется дифференциалом n–го порядка функции f (x) и обозначается

d n y, то есть d ny= f (n)(x)(dx)n.

Из определения производной и дифференциала вытекает, что D y = dy+e( D x), где e®0, когда D x ® 0, то есть дифференциал функции отличается от приращения на бесконечно малую высшего порядка, чем D x = dx.

При малых D x справедлива приближенная формула

f (x +D x)– f (x) » f /(x)D x или

f (x +D x) » f /(x)D x + f (x) (6.29)

Пример 9. Найти дифференциал функции .

Решение. Так как dy = f /(x) dx, то .

Пример 10. Найти дифференциал функции y =sinln x.

Решение. .

Пример 11. Найти дифференциал третьего порядка функции y = x 53x3+2.

Решение. Последовательно дифференцируя, получим

.

Пример 12. Вычислить приближенное значение функции y = arcsin x при x = 0,51.

Решение. Рассмотрим функцию y =arcsin x. Полагая x = 0,5, D x = 0,01 и применяя формулу (6.29),

arcsin(x +D x) » arcsin x +(arcsin x)/D x, получаем

.

Пример 13. Вычислить приближенное значение функции y = ln x при x = 2,001.

Решение. Рассмотрим функцию y = ln x. Полагая x = 2, D x = 0,001 и применяя формулу (6.29), , получаем

.

 

Задание 6.1. В задачах 1 - 30 вычислить производную y = f (x).

 

1. 1. 2. 3. 4. 5. 2. 1. 2. 3. 4. 5.
       
3. 1. 2. 3. 4. 5. 4. 1. 2. 3. 4. 5.
       
5. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 1. 2. 3. 4. 5.
       
7. 1. 2. 3. 4. 5. 8. 1. 2. 3. 4. 5.
       
9. 1. 2. 3. 4. 5. 10. 1. 2. 3. 4. 5.
       
11. 1. 2. 3. 4. 5. 12. 1. 2. 3. 4. 5.
       
13. 1. 2. 3. 4. 5. 14. 1. 2. 3. 4. 5.
       
15. 1. 2. 3. 4. 5. 16. 1. 2. 3. 4. 5.
       
17. 1. 2. 3. 4. 5. 18. 1. 2. 3. 4. 5.
       
19. 1. 2. 3. 4. 5. 20. 1. 2. 3. 4. 5.
       
21. 1. 2. 3. 4. 5. 22. 1. 2. 3. 4. 5.
       
23. 1. 2. 3. 4. 5. 24. 1. 2. 3. 4. 5.
       
25. 1. 2. 3. 4. 5. 26. 1. 2. 3. 4. 5.
       
27. 1. 2. 3. 4. 5. 28. 1. 2. 3. 4. 5.
       
29. 1. 2. 3. 4. 5. 30. 1. 2. 3. 4. 5.

 

Задание 6.2. Продифференцировать данные функции, применяя метод логарифмического дифференцирования.

 

1. a) b)   2. a) b)  
3. a) b)   4. a) b)
5. a) b)   6. a) b)  
7. a) b)   8. a) b)  
9. a) b)     a) b)  
  a) b)     a) b)  
  a) b)     a) b)  
  a) b)     a) b)  
  a) b)   18. a) b)  
  a) b)  
  a) b)     a) b)  
  a) b)     a) b)  
  a) b)     a) b)  
  a) b)     a) b)  
  a) b)     a) b)  
         

 

Задание 6.3. Найти первую и вторую производные функций.

 

1. a) b)   2. a) b)  
3. a) b)   4. a) b)  
5. a) b)   6. a) b)  
7. a) b)   8. a) b)  
9. a) b)   10. a) b)  
11. a) b)   12. a) b)  
13. a) b)   14. a) b)  
15. a) b)   16. a) b)  
17. a) b)   18. a) b)  
19. a) b)   20. a) b)  
21. a) b)   22. a) b)  
23. a) b)   24. a) b)  
25. a) b)   26. a) b)  
27. a) b)   28. a) b)  
29. a) b)   30. a) b)  

 

Задание 6.4. Вычислить с помощью дифференциала приближенное значение функции в заданной точке.

 

1.  
3. 4.
5. 6.
7. 8.
9. 10.
11. 12.
13. 14.
15. 16.
17. 18.
19. 20.
21. 22.
23. 24.
25. 26.
27. 28.
29. 30.

 

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2020-11-04 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: