#algebra **Производная функции $\large f$** - функция $\large f^{'}$, значение которой в точке $\large x$ выражается формулой: $$\large \displaystyle f^{'}(x)=\lim_{h\rightarrow 0}\frac{f(x+h)-f(x)}{h}$$ Могут быть вторые производные (производные производных) и так далее: ![[Pasted image 20220908141055.png|900]]![[Pasted image 20220908141058.png|900]] ## Дифференциал ![[Pasted image 20220906155656.png|800]] Слагаемое $\large f^{'}(a)h$ называют **дифференциалом** - линейным приращением функции - и обозначают $\large df$: $$\large df=f'(a)h=f'(x)dx$$ ![[Pasted image 20220906160227.png|800]] ## Частные случаи ![[Pasted image 20220904133328.png|800]] ![[Pasted image 20220904133337.png|800]] ![[Pasted image 20220907173108.png|900]] ![[Pasted image 20220907173118.png|900]] ![[Pasted image 20220907173135.png|900]] ![[Pasted image 20220907173141.png|900]] ![[Pasted image 20220908140752.png|900]] ![[Pasted image 20220908140801.png|900]] ![[Pasted image 20220908140831.png|900]] ![[Pasted image 20220908140837.png|900]] ![[Pasted image 20220908140914.png|900]] ![[Pasted image 20220908140920.png|900]] ![[Pasted image 20220908141012.png|900]] ![[Pasted image 20220908141023.png|900]] ![[Pasted image 20230619131327.png|900]] ![[Pasted image 20230619131359.png]] ### Вывод для суммы, произведения и частного функций, а также их композиции ![[Pasted image 20241203213754.png]] ![[Pasted image 20241203213806.png]] Формула дифференцирования произведения называется **формулой Лейбница** Для композиции: ![[Pasted image 20241203214548.png]] ### Экспонента $$\LARGE \frac{de^x}{dx}=e^x$$ Потому что: $$\LARGE de^x=\displaystyle \lim_{h\rightarrow0}(e^{x+h}-e^x)=e^x\cdot(e^h-1)$$ Используя [[Ряд Тейлора]] для функции $\LARGE e^x$ при $\LARGE a=0$: $$\LARGE e^x=1+\frac{x}{1!}+\frac{x^2}{2!}+...$$ Поэтому $$\LARGE \displaystyle \lim_{h\rightarrow 0}\frac{e^x(e^h-1)}{h}=e^x\cdot1=e^x$$ Аналогично выводятся производные для $\LARGE \sin{x}$ и $\LARGE \cos{x}$. ### Для гиперболических тригонометрических функций $$\LARGE \sinh'(x)=\cosh{x}$$ $$\LARGE \cosh'(x)=\sinh{x}$$ $$\LARGE \tanh'(x)=\frac{1}{\cosh^2x}$$ $$\LARGE \coth'(x)=-\frac{1}{\sinh^2x}$$ ### Обратной функции Пусть $\LARGE y=f(x)$ на промежутке X - обратна к [[Непрерывная функция|непрерывной]] и возрастающей $\LARGE x=\phi(y)$ на промежутке Y, причем концы промежутка Y удовлетворяют $\LARGE y=f(x)$. Тогда: $$\LARGE f'(x)=\frac{1}{\phi'(y)}$$ ![[Pasted image 20241004210148.png]] >[!Example]- >![[Pasted image 20241004210320.png]] >[!Example]- >![[Pasted image 20241004210700.png]] #### Теорема о дифференцируемости обратной функции Пусть $\LARGE f$ - дифференцируемая на интервале $\LARGE (a,b)$ функция, причем её производная $\LARGE f'$ непрерывна и в некоторой точке $\LARGE x_0 \in (a,b)$ имеем $\LARGE f'(x_0)\neq 0$ (скажем, $\LARGE f'(x_0)>0$). Тогда $\LARGE f'(x)>0$ в некоторйо окрестности точки $\LARGE x_0$, что в силу [[Теорема Лагранжа о среднем значении|теоремы о среднем]] дает строгое возрастание $\LARGE f$ в некотором интервале $\LARGE (x_0-r, x_0+r)$ с достаточно малым $\LARGE r>0$. Тогда на интервале $\LARGE (f(x_0-r),f(x_0+r))$ определена непрерывная обратная функция $\LARGE f^{-1}$ ![[Pasted image 20241207025303.png]] ![[Pasted image 20241207025359.png]] ## Смысл ### Физический ![[deriv.mp4]] ### Геометрический ![[Pasted image 20220907172504.png|800]] ![[Pasted image 20220907172519.png|900]] ![[Pasted image 20220907172537.png|900]] ![[Pasted image 20220907172643.png|900]] #### Теорема ![[Pasted image 20220907172722.png|900]] ![[Pasted image 20220907172740.png|900]] ![[Pasted image 20220907172800.png|800]] $$\LARGE y=f(x_0)+f'(x)(x-x_0)$$ ## Применение ![[Максимум и минимум функции]] ## Примеры ![[Pasted image 20220904133348.png|980]] ![[Pasted image 20220904133400.png|900]] ![[Pasted image 20220906155714.png|900]] ![[Pasted image 20220907172806.png|900]] ![[Pasted image 20220907173210.png|900]] ![[Pasted image 20220908140814.png|900]] ![[Pasted image 20220908140821.png|900]] ![[Pasted image 20220908140854.png|900]] ## Теоремы ### $\LARGE T_1$ о производной и неравенствах ![[Pasted image 20221229104945.png|900]] **Доказательство**: ![[Pasted image 20221229105125.png]] ![[Pasted image 20221229105136.png]] Аналогично доказывается для $\LARGE f^{``}(x)<0$ ### [[Теорема Лагранжа о среднем значении]] ### [[Теорема Ролля]]