Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Учебное пособие 50080.doc
Скачиваний:
10
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
2.45 Mб
Скачать

5. Дифференцирование функций, заданных неявно или параметрически

Говорят, что уравнение F(x, y) = 0 неявно задаёт функцию

y = f(x) в интервале (a, b), если для любого уравнение F(x0; y)=0 имеет единственное решение y0 = f(x0).

Для нахождения производной функции y = f(x), заданной неявно уравнением F(x, y) = 0, следует продифференцировать обе части равенства , считая y функцией от x; затем полученное уравнение, в которое будут входить x, y и , следует разрешить относительно . Для нахождения равенство

F(x, y) = 0 дифференцируется дважды, в результате чего получается уравнение, содержащее x, y, , , которое следует разрешить относительно , затем вместо подставить функцию от x и y, найденную указанным выше способом.

Пример 6. Найти значения , , если функция y задана неявно уравнением .

Решение. Считая y функцией от x, продифференцируем обе части равенства:

; ; .

Отсюда находим ; .

Для нахождения y(0) в равенстве положим x = 0:

; ; y(0) = 1.

Таким образом, . Найдём , для чего продифференцируем равенство :

;

; .

Подставив в последнем равенстве вместо выражение , получим , откуда находим

.

Если функция y = y(x) задана параметрическими уравнениями

то при условии существования производных , и существует производная и при этом .

Вторая производная находится по формуле

, или (что то же самое) .

Пример 7. Найти , , если

Решение. Имеем:

; ;

;

6. Уравнения касательной и нормали

Уравнение касательной к графику функции y = f(x) в точке M(x0, y0) на графике имеет вид

,

а уравнение нормали в той же точке

,

где y0 = f (x0).

Пример 8. Найти площадь треугольника, образованного прямой y = y0 +1, касательной и нормалью, проведёнными к графику функции y = x3 + 2x2x + 1 в точке с абсциссой

x0 = 1 и ординатой y0 .

Решение. Найдём ординату y0 точки касания и :

;

; .

Уравнением касательной является y = 3 + 6(x – 1) или

6 xy – 3 = 0. Уравнение нормали имеет вид или

x + 6y – 19 = 0. Найдём координаты точек А и В (см. рис.).

Вычислим длины катетов АС и ВС прямоугольного треугольника АВС:

,

.

По этим данным найдём искомую площадь

7. Дифференциал первого порядка

Придадим аргументу x в точке x0 приращение , функция получит приращение . Если существует число А, такое, что , то говорят, что f( ) дифференцируемая в точке 0 ; линейная часть приращения функции называется дифференциалом функции в точке 0 и обозначается или (или просто df , dy).

Если – независимое переменное (т.е. не зависит от других переменных), то полагают .

Теорема 2. Функция f( ) дифференцируема в точке 0 в том и только в том случае, если f( ) имеет производную в этой точке. При этом .

Если в равенстве отбросить бесконечно малую величину , то получим приближённое равенство

,

которое применяется для нахождения приближённого значения функции.

Пример 9. Найти приближённое значение .

Решение. Рассмотрим функцию . Положим x0 = 16 ; тогда . Имеем

;

; , , ; .

Отсюда находим ,

.