Функцияның туындысы. Анықтама. Функция өсімшесі -тің аргумент өсімшесі -ке катынасының нөлге ұмтылғандағы шегі бар болса, онда оны функциясының х0 нүктедегі туындысы деп атайды, яғни .
Функцияның қандайда бір аралықтың кез келген нүктесінде туындысы болса, онда оны осы аралықта дифференциалданады дейді. функциясының нүктедегі туындысы мынандай символдармен белгіленеді: .
Егер аргумент х-ке әртүрлі мәндер берсек, онда -те әртүрлі мәндер қабылдайды, сондықтан функция туындысын х-тің функциясы деп карастыруға болады.
Туындының геометриялық мағынасы: функциясының х0 нүктедегі туындысы функцияның графигіне нүктеде жүргізілген жанаманың бұрыштық коэффициентіне тең, яғни , , . функциясының графигіне оның нүктесінде жүргізілген жанаманың теңдеуі: , ал оған осы нүктеде перпендикуляр болатын түзу (нормаль) теңдеуі: болады.
Туындының физикалык мағынасы: функциясының х0 нүктедегі туындысы осы нүктедегі функцияның х аргументіне қатысты өзгеру жылдамдығын анықтайды.
Теорема (функция туындысының бар болуының кажетті шарты). Егер функциясы х=х0 нүктеде дифференциалданатын болса, онда ол осы нүктеде үзіліссіз.
Мысалы, функциясы нүктеде үзіліссіз болғанмен де оның осы нүктеде туындысы жоқ. Өйткені, , . Яғни нүктеде оң және сол жақты шектер тең емес.
Туындының анықтамасын пайдаланып элементар функциялардың туындылар кестесі жасалған:
1. , 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. | 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. |
Теорема. Егер , функциялары сегментінде дифференциалданса және С -тұрақты шама болса, онда төмендегідей негізгі дифференциалдау ережелері орындалады:
1.Тұрақты шаманың туындысы 0-ге тең: 2.
3. 4.
5. 6.
Күрделі функцияның туындысы. Анықтама. Егер , ал , яғни -тің мәндерінің жиыны функциясының анықталу облысының ішкі жиыны болса, онда айнымалы х бойынша күрделі функция болып саналады. Мұндағы аралық аргумент деп аталады. және функцияларының суперпозициясы немесе функцияның функциясы деп аталады.
-күрделі функцияның туындысы сол функцияның аралық аргумент бойынша алынған туындысын аралық аргументтің туындысына көбейткенге тең болады, яғни
немесе
Егер күрделі функция екі және аралық аргументтері бойынша жасалса: , , , яғни , онда оның туындысы: .
Мысал. , ?
Шешуі:
Айқындалмаған функцияның туындысы. теңдеулерімен берілген, яғни х аргументі мен у функциясының арасындағы байланыс у -ке қатысты шешіле бермейтін түрде берілген функцияны айқындалмаған функция деп атайды. Оның туындысын табу үшін у -ті х -тің функциясы деп қарастырып, теңдеуден х бойынша туынды аламыз да, шыққан теңдеуден -ты табамыз.
Параметрлік түрде берілген функцияның туындысы. х аргументі мен у функциясының арасындағы байланыс -параметріне қатысты теңдеулермен берілсе: , , онда функция параметрлік түрде берілген функция деп аталады. Бұл теңдеуді х0у жазықтығында қозғалып бара жатқан нүкте координаталарының уақытына тәуелділігі деп қарастыруға болады, яғни функциясының графигі қозғалмалы нүктенің траекториясын көрсетеді.
, функцияларының параметрі бойынша туындылары бар және болсын. Сонда, бірінші туындысы: , ал екінші туындысы: формулаларымен табылады.
Мысал. , . , =?
Шешуі. , . .
Кері функцияның туындысы. Егер сегментінде үзіліссіз, бірсарынды және нөлге тең емес туындысы бар функция болса, онда оның сегментінде керіфункциясы үзіліссіз, бірсарынды және туындысы: немесе бар болады. Сонымен, кері функцияның туындысы тура функция туындысының кері шамасына тең болады.
Мысал. , , =? Шешуі: , ,
, .
Логарифмдік дифференциалдау әдісі. түріндегі функцияны дәрежелі-көрсеткіштік функция дейміз. Мысалы, , , және т.б. Мұндай түрдегі функцияның туындысын табу үшін логарифмдік дифференциалдау әдісін қолданамыз. Ол үшін және функцияларының х нүктесінде туындысы бар және функциясы х-тің белгілі бір маңайында оң деп ұйғарамыз. Сосын, теңдіктің екі жағын да логарифмдеп, логарифм қасиеттерін пайдалансақ: болады. Бұл теңдіктен күрделі функцияның туындысын табу ережесін колданып туынды табамыз: . Осы теңдеуден у'- тітапсақ, мынадай теңдікті аламыз:
. Сонымен,
Немесе, негізгі логарифмдік теңбе-теңдікті: пайдаланып, дәрежелі-көрсеткіштік функцияны мынадай күрделі көрсеткіштік фукцияға келтіреміз де: , осы күрделі функциядан туынды табамыз.
1-мысал. функциясының туындысын табу керек.
Шешуі: 1-тәсіл: , .
Яғни,
2-тәсіл.
Сонымен қатар, логарифмдік дифференциалдау әдісі функцияның туындысын табуды жеңілдету үшін де қолданылады.
Функцияның дифференциалы. функциясының х нүктесінде туындысы бар болсын, яғни . Бұдан, , мұндағы жоғарғы ретті шексіз аз функция, сондықтан функция өсімшесінің басты бөлігі деп аталады.
Анықтама. функциясының х нүктесіндегі дифференциалы деп функция өсімшесінің басты бөлігін айтады және оны немесе деп белгілейді: , . Ендеше, , бұдан .
Теорема. функциясының х нүктесінде дифференциалы болу үшін оның туындысының бар болуы қажетті және жеткілікті.
Дифференциалдың геометриялық мағынасы: функциясының х нүктесінде дифференциалы функция графигіне сол нүктеде жүргізілген жанама ординатасының өсімшесіне тең болады. , сондықтан немесе . Бұл теңдік функцияның жуық мәндерін табу үшін қолданылады.
Дифференциал табу ережелері туынды табу ережелерінен шығады:
1. , 2. , егер х-тәуелсіз айнымалы болса;
3. ; 4. ;
5. ; 6. ,
7. . Бұл ереже дифференциал түрінің инварианттылығы деп аталады.
Мысал. функциясының дифференциалын табыңыз.
Шешуі: