ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
7
не зависит от знака приращения
x
Δ при стремлении
x
Δ
к нулю. Если же в ука-
занном определении потребовать, чтобы
x
Δ
было только одного знака, то при-
дем к понятию односторонней производной.
Определение
. Правой производной функции
)(
x
f
в точке
0
x
называется
предел
x
xfxxf
xf
x
Δ
−
Δ
+
=+
′
+→Δ
)()(
lim)0(
00
0
0
,
если он существует. Аналогично определяется левая производная )0(
0
−
′
xf .
Правая и левая производные называются ее односторонними производными.
Ясно, что если функция )(
x
f
имеет в точке
0
x обычную производную, то
она имеет и обе односторонние производные и все они совпадают. В то же вре-
мя функция может иметь односторонние производные и не иметь производной
)(
0
xf
′
. Например, ранее упомянутая функция
||)(
x
x
f
=
в точке
0=
x
имеет
односторонние производные
ДИФФЕРЕНЦИАЛ ФУНКЦИИ И ПРИБЛИЖЕННЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ
1. Дифференциал функции. Важное значение в теории дифференцируе-
мых функций имеет
Теорема 28
. Пусть функция )(
x
f
y
=
имеет производную )(
0
xf
′
. Тогда
справедливо равенство
)()()()(
000
xxxfxfxxfy
Δ
+
Δ
′
=
−
Δ+
=
Δ
ε
, (4)
где функция )()(
x
o
x
Δ
=
Δ
ε
при 0→Δ
x
.
Δ
Функцию
)(
x
Δ
ε
определим формулой
xxfyx Δ
′
−
Δ
=
Δ
)()(
0
ε
; тогда равен-
ство (4) очевидно. Остается проверить, что
0
)(
lim
0
=
Δ
Δ
=
→Δ
x
x
l
x
ε
. Имеем
0)()()(lim
)(
lim
000
0
0
0
=
′
−
′
=
′
−
Δ
Δ
=
Δ
Δ
′
−
Δ
=
→Δ→Δ
xfxfxf
x
y
x
xxfy
l
xx
. ▲
Если обозначить )(
0
xfA
′
= , то равенство (4) примет вид
)(
x
o
x
A
y
Δ
+
Δ=Δ
при
0→
Δ
x
. (5)
Допустим теперь, что нам неизвестно, имеет ли функция
)(
x
f
производ-
ную
)(
0
xf
′
, однако известно, что ее приращение
y
Δ
представимо в виде (5),
где
A
– некоторое число. Тогда при
0
≠
A
приращение
y
Δ
эквивалентно функ-
ции
x
AΔ :
x
A
y
Δ
Δ ~ при 0→
Δ
x
. Выражение
x
A
Δ
в указанном случае пред-
ставляет собой главную часть приращения
y
Δ
, при этом
x
A
Δ
линейно (точнее
пропорционально) зависит от
x
Δ
.
Определение
. Если имеет место равенство (5), где
A
– некоторое число,
то функцию
)(
x
f
y
=
называют дифференцируемой в точке
0
x
, а главную ли-
нейную часть ее приращения называют дифференциалом функции в точке
0
x и
обозначают в виде
7 не зависит от знака приращения Δ x при стремлении Δ x к нулю. Если же в ука- занном определении потребовать, чтобы Δ x было только одного знака, то при- дем к понятию односторонней производной. Определение. Правой производной функции f (x) в точке x0 называется предел f ( x0 + Δ x ) − f ( x0 ) f ′( x0 + 0) = lim , Δ x → +0 Δx если он существует. Аналогично определяется левая производная f ′( x0 − 0) . Правая и левая производные называются ее односторонними производными. Ясно, что если функция f (x) имеет в точке x0 обычную производную, то она имеет и обе односторонние производные и все они совпадают. В то же вре- мя функция может иметь односторонние производные и не иметь производной f ′( x0 ) . Например, ранее упомянутая функция f ( x ) =| x | в точке x = 0 имеет односторонние производные ДИФФЕРЕНЦИАЛ ФУНКЦИИ И ПРИБЛИЖЕННЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ 1. Дифференциал функции. Важное значение в теории дифференцируе- мых функций имеет Теорема 28. Пусть функция y = f (x) имеет производную f ′( x0 ) . Тогда справедливо равенство Δ y = f ( x0 + Δ x) − f ( x0 ) = f ′( x0 )Δ x + ε (Δ x) , (4) где функция ε (Δ x) = o(Δ x) при Δ x → 0 . Δ Функцию ε (Δ x) определим формулой ε (Δ x) = Δ y − f ′( x0 )Δ x ; тогда равен- ε (Δ x) ство (4) очевидно. Остается проверить, что l = lim = 0 . Имеем Δ x→0 Δ x Δ y − f ′( x0 )Δ x Δy l = lim = lim − f ′( x0 ) = f ′( x0 ) − f ′( x0 ) = 0 . ▲ Δ x→0 Δx Δ x→0 Δ x Если обозначить A = f ′( x0 ) , то равенство (4) примет вид Δ y = AΔ x + o(Δ x) при Δ x → 0 . (5) Допустим теперь, что нам неизвестно, имеет ли функция f (x) производ- ную f ′( x0 ) , однако известно, что ее приращение Δ y представимо в виде (5), где A – некоторое число. Тогда при A ≠ 0 приращение Δ y эквивалентно функ- ции AΔ x : Δ y ~ AΔ x при Δ x → 0 . Выражение AΔ x в указанном случае пред- ставляет собой главную часть приращения Δ y , при этом AΔ x линейно (точнее пропорционально) зависит от Δ x . Определение. Если имеет место равенство (5), где A – некоторое число, то функцию y = f (x) называют дифференцируемой в точке x0 , а главную ли- нейную часть ее приращения называют дифференциалом функции в точке x0 и обозначают в виде