Механічний зміст похідної випливає із задачі про миттєву швидкість, а саме: похідна від пройденого шляху по часу
дорівнює миттєвій швидкості
в момент часу
, тобто
.
Геометричний зміст похідної розкрито у задачі про дотичну: похідна , якщо вона існує, дорівнює кутовому коефіцієнту дотичної, проведеної до графіка функції
в точці з координатами
,
.
Односторонні похідні
Використовуючи означення правої і лівої границі, введемо поняття правої і лівої похідної функції в точці
.
Правою (лівою) похідною функції в точці
називається права (ліва) границя відношення
при
(за умови, що ця границя існує).
Права похідна позначається так: , а ліва
.
Якщо функція в точці
має похідну, то вона має як праву, так і ліву похідну і ці похідні рівні між собою. Проте не в кожній точці
, у якій існують права і ліва похідні, існує похідна функції. Так, наприклад, функція
в точці
має праву похідну
і ліву , але похідної в точці
функція
не має, оскільки
.
Нескінченні похідні
Якщо відношення при
прямує до
або
, то це невласне число називається нескінченою похідною.
Геометричний зміст похідної як кутового коефіцієнта дотичної розповсюджується і на цей випадок. Тут дотична паралельна вісі (рис. 17, 18, 19).
Аналогічно установлюється поняття односторонньої нескінченої похідної. У цьому випадку наявність в точці
різних за знаком односторонніх нескінченних похідних забезпечує існування єдиної вертикальної дотичної.
ЛЕКЦІЯ 16
10. Диференційовність функції.
11. Похідні елементарних функцій.
12. Похідна оберненої функції.
Диференційовність функції
Функція називається диференційованою в точці
, якщо її приріст у цій точці можна подати у вигляді
, (1)
де - деяке число, не залежне від
, а
- нескінчено мала функція при
, тобто
.
Зв'язок між диференційованістю функції в точці
і існуванням похідної даної функції в цій точці установлюється наступною теоремою.
Теорема. Для того, щоб функція функції була диференційована в точці
, необхідно і достатньо, щоб вона мала в цій точці скінчену похідну.
Доведення. Необхідність. Нехай функція диференційована в точці
, тобто її приріст можна подати у вигляді (1). Тоді
.
Звідси випливає, що в точці існує похідна
.
Достатність. Нехай функція має в точці
похідну
. За означенням похідної маємо
. За властивістю границі
є нескінченно малою функцією при
. Отже,
, тобто
, де
- деяке число, а
.
Зауваження. Вираз не визначений при
, а отже, за цієї умови не визначений вираз (1). Щоб позбутися цієї невизначеності достатньо покласти
.
Зв'язок між диференційованістю і неперервністю функції розкривається в наступній теоремі.
Теорема. Якщо функція диференційована в точці
, то вона в цій точці неперервна.
Доведення. Так як функція диференційована в точці
, то її приріст в цій точці можна подати у вигляді
.
Тоді
.
Отже, в точці , де функція
диференційована, нескінченно малому приросту аргументу відповідає нескінченно малий приріст функції, а це означає, що в точці
функція
неперервна.
Наслідок. Якщо функція в кожній точці деякого проміжку має скінчену похідну, то на цьому проміжку вона неперервна.
Зауваження. Неперервність функції в даній точці не є достатньою умовою її диференційованості. Наприклад, функція неперервна в точці
, але в цій точці, як було показано в пункті 1.2. вона не диференційована.