В некоторых случаях для нахождения производной сначала можно функцию прологарифмировать, а затем от полученного выражения вычислить производную.
Такая операция называется логарифмическим дифференцированием.
Существуют функции, производные от которых находят лишь с помощью логарифмического дифференцирования.
К таким функциям относится показательно-степенная функция .
Прологарифмируем выражение .
Найдем производную от обеих частей полученного равенства, учитывая, что является функцией от
.
Тогда
или .
Пример 1. Найти производную функции .
¦ Прологарифмируем выражение:
Тогда
или
. ?
Пример 2. Найти производную функции .
¦ Прологарифмируем выражение:
Тогда
или
. ?
Производные высших порядков
Производная от функции
есть также функция от
и называется производной первого порядка.
Производная от производной первого порядка называется производной второго порядка и обозначается .
Производная от производной () -го порядка называется производной
-го порядка и так далее. Начиная с четвертого порядка, производные обозначаются:
или
,
или
и так далее.
Например: ,
,
,
,
.
Физический смысл производной второго порядка.
Если функция описывет закон движения материальной точки по прямой линии, то
– ускорение точки в момент времени
.
Производная неявной функции
Пусть функция задана неявно, т.е уравнением
, неразрешенным относительно
. Чтобы найти производную от
по
, нужно продифференцировать это уравнение, учитывая, что
является функцией от
. Затем из полученного выражения выразить
.
Пример 1. Найти производную функции
.
¦ Найдем производные по от каждой части уравнения.
. ?
Пример 2. Найти производную второго порядка от функции, заданной неявно:
¦ 1) Найдем :
,
.
2) Найдем :
, заменим
. ?
Производная функции, заданной параметрически
Будем говорить, что переменная как функция аргумента
задана параметрически, если обе переменные
и
заданы как функции некоторой третьей переменной
:
, где
– параметр (дополнительная переменная).
Предположим, что существуют и
, а функция
имеет обратную функцию
. Тогда
.
В этом случае, параметрически заданную функцию можно рассматривать как сложную функцию .
Тогда
.
Производная второго порядка находится по формуле:
или
.
Пример 1. Функция задана параметрически: .
Найти производную второго порядка по .
¦
. ?
Пример 2. Функция задана параметрически: .
Найти производную второго порядка по .
¦
. ?
Дифференциал функции
Пусть функция имеет отличную от нуля производную
.
Тогда по теореме о связи функции, ее предела и б.м.ф. можно записать , где
при
.
– это сумма двух б.м.ф. при
. При этом первое слагаемое б.м.ф одного порядка с
, а второе слагаемое б.м.ф более высокого порядка, чем
.
Поэтому первое слагаемое является главной частью приращения функции
и называется дифференциалом первого порядка функции
в точке
.
Обозначают дифференциал так: или
.
Дифференциал равен произведению производной функции и приращения аргумента
. Найдем дифференциал аргумента
.
Следовательно, .
Геометрический смысл дифференциала первого порядка.
Следовательно, дифференциал первого порядка функции в точке
–это приращение ординаты касательной, проведенной к графику функции в точке
.
Если , то
. Последнее равенство можно использовать для приближенного вычисления значения
.
Пример 1. Вычислить .
¦ Пусть .
Тогда
?