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一元函数导数与微分
一、导数与微分概念
1、导数的定义
设函数y= f(x)在点x0的某领域内有定义,自变量x在x0处有增量Δx,相应地函数增量Δy= f(x0 +Δx)- f(x0)。如果极限
存在,则称此极限值为函数f(x)在x0处的导数(也称微商),记作f·(x0),或等,并称函数y= f(x)在点x0处可导。如果上面的极限不存在,则称函数y= f(x)在点x0处不可导。
导数定义的另一等价形式,令x=x0+Δx,Δx=x-x0,则
我们也引进单侧导数概念
则有
f(x)在点x0处可导<=>f(x)在点x0处左、右导数皆存在且相等。
2、导数的几何意义与物理意义
如果函数y= f(x)在点x0处导数f"(x0)存在,则在几何上f`(x0)表示曲线y= f(x)在点(x0, f(x0))处的切线的斜率。
切线方程: y-f(x0)=f"(x)(x-x0)
法线方程:
设物体作直线运动时路程S与时间t的函数关系为S= f(t),如果f"(t0)存在,则f"(t0)表示物体在时刻t0时的瞬时速度。
3、函数的可导性与连续性之间的关系.
如果函数y= f(x)在点x0处可导,则f(x)在点x0处元定连续,反之不然,即函数y= f(x)在点x0处连续,却不一定在点x0处可导。例如,y= f(x)=∣x∣,在x0=0处连续,却不可导。
4、微分的定义
设函数y= f(x)在点x0处有增量Δx时,如果函数的增量Δy= f(x0+Δx)- f(x0)有下面的表达式
Δy= A(x0)Δx + o(Δx) (Δx→0)
其中A(x0)为Δx为无关,o(Δx)是Δx→0时比Δr高阶的无穷小,则称f(x)在x0处可微,并把Δy中的主要线性部分A(x0 )Δx称为f(x)在xo处的微分,记以dy|x=x0或df(x)|x=0 我们定义自变量的微分dx就是Δx。
5\微分的几何意义
Δy= f(x0 +Δx)- f(xo)是曲线y= f(x)在点x0处相应于自变量增量Δx的纵坐标f(x0)的增量,微分dy|x=x0是曲线y= f(x)在点M。(x0,f(x0))处切线的纵坐标相应的增量(见图)。
6\可微与可导的关系
f(x)在x0处可微<=>f(x)在x0处可导。
且dy∣x=xo= A(x0)Δx= f"(x0)dx ,一般地, y= f(x)则dy=f"(x)dx ,所以导数f'(x)=dy/dx也称为微商,就是微分之商的含义。
7、高阶导数的概念
如果函数y= f(x)的导数y'= f"(x)在点x0处仍是可导的,则把y'= f'(x) 在点x0处的导数称为y=f(x)在点x0处的二阶导数,记以等,也称f(x)在点x0处二阶可导。
如果y= f(x)的n- 1阶导数的导数存在,称为y= f(x)的n阶导数,记以y(n),等,这时也称y= f(x)是n阶可导。
二、典型例题
1、用导数定义求导数
2、分段函数在分段点处的可导性
设函数
3、运用各种运算法则求导数或微分
4、求切线方程和法线方程
5、高阶导数
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