Murakkab funktsiyaning hosilasi. Yechimlarga misollar

Ushbu darsda biz qanday topishni o'rganamiz murakkab funksiyaning hosilasi. Dars darsning mantiqiy davomidir hosilani qanday topish mumkin?, unda biz eng oddiy hosilalarni ko'rib chiqdik, shuningdek, differentsiallash qoidalari va hosilalarni topishning ba'zi texnik usullari bilan tanishdik. Shunday qilib, agar siz funktsiyalarning hosilalari bilan unchalik yaxshi bo'lmasangiz yoki ushbu maqoladagi ba'zi fikrlar to'liq aniq bo'lmasa, avval yuqoridagi darsni o'qing. Iltimos, jiddiy kayfiyatda bo'ling - material oddiy emas, lekin baribir uni sodda va aniq taqdim etishga harakat qilaman.

Amalda murakkab funksiyaning hosilasi bilan juda tez-tez shug'ullanishga to'g'ri keladi, hatto men aytaman, deyarli har doim, hosilalarni topish bo'yicha topshiriqlar berilganda.

Murakkab funktsiyani differensiallash uchun qoida (№ 5) jadvaliga qaraymiz:

Keling, buni aniqlaylik. Avvalo, kirishga e'tibor beraylik. Bu erda bizda ikkita funktsiya mavjud - va , va funksiya, majoziy ma'noda, funktsiya ichida joylashgan. Bunday turdagi funktsiya (bir funktsiya boshqasining ichiga joylashtirilganda) murakkab funktsiya deyiladi.

Men funktsiyani chaqiraman tashqi funktsiya, va funksiya – ichki (yoki ichki) funksiya.

! Ushbu ta'riflar nazariy emas va topshiriqlarning yakuniy dizaynida ko'rinmasligi kerak. Men "tashqi funktsiya", "ichki" funktsiya norasmiy iboralarni faqat materialni tushunishingizni osonlashtirish uchun ishlataman.

Vaziyatni aniqlashtirish uchun quyidagilarni ko'rib chiqing:

1-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Sinus ostida bizda nafaqat "X" harfi, balki butun ifoda mavjud, shuning uchun hosilani jadvaldan darhol topish ishlamaydi. Bundan tashqari, biz bu erda birinchi to'rtta qoidani qo'llashning iloji yo'qligini payqadik, farq borga o'xshaydi, lekin haqiqat shundaki, sinusni "bo'laklarga bo'lib bo'lmaydi":

Ushbu misolda, mening tushuntirishlarimdan allaqachon intuitiv ravishda aniq bo'ladiki, funktsiya murakkab funktsiya, polinom esa ichki funktsiya (o'rnatish) va tashqi funktsiyadir.

Birinchi qadam murakkab funksiyaning hosilasini topishda nima qilish kerak qaysi funktsiya ichki va qaysi tashqi ekanligini tushunish.

Oddiy misollarda, ko'phad sinus ostida joylashganligi aniq ko'rinadi. Ammo hamma narsa aniq bo'lmasa-chi? Qaysi funktsiya tashqi va qaysi ichki ekanligini qanday aniq aniqlash mumkin? Buning uchun men aqliy yoki qoralama shaklida bajarilishi mumkin bo'lgan quyidagi texnikadan foydalanishni taklif qilaman.

Tasavvur qilaylik, biz kalkulyatorda ifoda qiymatini hisoblashimiz kerak (bitta o'rniga har qanday raqam bo'lishi mumkin).

Avval nimani hisoblaymiz? Birinchidan siz quyidagi amalni bajarishingiz kerak bo'ladi: , shuning uchun polinom ichki funktsiya bo'ladi:

Ikkinchidan topish kerak bo'ladi, shuning uchun sinus - tashqi funktsiya bo'ladi:

Bizdan keyin SOTILDI Ichki va tashqi funktsiyalar bilan murakkab funktsiyalarni farqlash qoidasini qo'llash vaqti keldi.

Keling, qaror qabul qilishni boshlaylik. Sinfdan hosilani qanday topish mumkin? Biz har qanday hosila uchun yechimning dizayni har doim shunday boshlanishini eslaymiz - biz ifodani qavs ichiga olamiz va yuqori o'ngga chiziq qo'yamiz:

Boshida tashqi funktsiyaning hosilasini (sinus) topamiz, elementar funksiyalarning hosilalari jadvaliga qarang va e'tibor bering. Agar "x" murakkab ifoda bilan almashtirilsa, barcha jadval formulalari ham amal qiladi, Ushbu holatda:

E'tibor bering, ichki funktsiya o'zgarmadi, biz unga tegmaymiz.

Xo'sh, bu juda aniq

Formulani qo'llashning yakuniy natijasi quyidagicha ko'rinadi:

Doimiy omil odatda ifoda boshida joylashtiriladi:

Agar biron bir tushunmovchilik bo'lsa, echimni qog'ozga yozing va tushuntirishlarni qayta o'qing.

2-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

3-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Har doimgidek, biz yozamiz:

Keling, qaerda tashqi funktsiyamiz borligini va qaerda ichki funksiyamiz borligini aniqlaylik. Buning uchun biz (aqliy yoki qoralamada) ifoda qiymatini hisoblashga harakat qilamiz. Avval nima qilish kerak? Avvalo, siz asos nimaga teng ekanligini hisoblashingiz kerak: shuning uchun polinom ichki funktsiyadir:

Va shundan keyingina eksponentsiya bajariladi, shuning uchun quvvat funktsiyasi tashqi funktsiyadir:

Formulaga ko'ra, siz birinchi navbatda tashqi funktsiyaning hosilasini, bu holda darajani topishingiz kerak. Jadvaldan kerakli formulani qidiramiz: . Yana takrorlaymiz: har qanday jadval formulasi nafaqat "X" uchun, balki murakkab ifoda uchun ham amal qiladi. Shunday qilib, murakkab funktsiyani farqlash qoidasini qo'llash natijasi quyidagicha bo'ladi:

Yana bir bor ta'kidlaymanki, biz tashqi funktsiyaning hosilasini olganimizda, bizning ichki funktsiyamiz o'zgarmaydi:

Endi ichki funktsiyaning juda oddiy hosilasini topish va natijani biroz o'zgartirish qoladi:

4-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Bu siz o'zingiz hal qilishingiz uchun misol (dars oxirida javob).

Murakkab funktsiyaning hosilasi haqidagi tushunchangizni mustahkamlash uchun men izohlarsiz misol keltiraman, buni o'zingiz aniqlashga harakat qiling, tashqi va ichki funktsiya qayerda ekanligini, nima uchun vazifalar bu tarzda hal qilingan?

5-misol

a) funksiyaning hosilasini toping

b) funksiyaning hosilasini toping

6-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Bu erda bizda ildiz bor va ildizni farqlash uchun uni kuch sifatida ifodalash kerak. Shunday qilib, avval biz funktsiyani farqlash uchun mos shaklga keltiramiz:

Funksiyani tahlil qilib, biz uchta hadning yig'indisi ichki funktsiya, kuchga ko'tarish esa tashqi funktsiya degan xulosaga kelamiz. Biz murakkab funktsiyalarni differentsiallash qoidasini qo'llaymiz:

Biz darajani yana radikal (ildiz) sifatida ifodalaymiz va ichki funktsiyaning hosilasi uchun yig'indini farqlash uchun oddiy qoidani qo'llaymiz:

Tayyor. Bundan tashqari, ifodani qavs ichidagi umumiy maxrajga qisqartirishingiz va hamma narsani bitta kasr sifatida yozishingiz mumkin. Bu, albatta, go'zal, lekin siz og'ir uzun lotinlarni olganingizda, buni qilmaslik yaxshiroqdir (chalkashib ketish, keraksiz xatoga yo'l qo'yish oson va o'qituvchiga tekshirish noqulay bo'ladi).

7-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Bu siz o'zingiz hal qilishingiz uchun misol (dars oxirida javob).

Qizig'i shundaki, ba'zida murakkab funktsiyani farqlash qoidasi o'rniga, siz qismni farqlash qoidasidan foydalanishingiz mumkin. , lekin bunday yechim kulgili buzuqlik kabi ko'rinadi. Mana odatiy misol:

8-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Bu erda siz qismni farqlash qoidasidan foydalanishingiz mumkin , lekin hosilani murakkab funktsiyani differentsiallash qoidasi orqali topish ancha foydalidir:

Biz funktsiyani farqlash uchun tayyorlaymiz - biz minusni hosila belgisidan chiqaramiz va kosinusni hisoblagichga ko'taramiz:

Kosinus - ichki funktsiya, ko'rsatkich - tashqi funktsiya.
Keling, qoidamizdan foydalanamiz:

Biz ichki funktsiyaning hosilasini topamiz va kosinusni qayta tiklaymiz:

Tayyor. Ko'rib chiqilgan misolda, belgilarda chalkashmaslik kerak. Aytgancha, qoida yordamida uni hal qilishga harakat qiling , javoblar mos kelishi kerak.

9-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Bu siz o'zingiz hal qilishingiz uchun misol (dars oxirida javob).

Hozirgacha biz murakkab funktsiyada faqat bitta uyaga ega bo'lgan holatlarni ko'rib chiqdik. Amaliy topshiriqlarda siz ko'pincha lotinlarni topishingiz mumkin, ularda qo'g'irchoqlar kabi, bir vaqtning o'zida 3 yoki hatto 4-5 funktsiya bir-birining ichiga joylashtirilgan.

10-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Keling, ushbu funktsiyaning qo'shimchalarini tushunaylik. Eksperimental qiymatdan foydalanib, ifodani hisoblashga harakat qilaylik. Kalkulyatorga qanday ishonishimiz mumkin?

Avval siz ni topishingiz kerak, ya'ni arksine eng chuqur joylashuvdir:

Birning bu yoyi kvadratiga aylantirilishi kerak:

Va nihoyat, ettitani kuchga ko'taramiz:

Ya'ni, bu misolda bizda uchta turli funksiya va ikkita o'rnatish mavjud, eng ichki funktsiya arksinus, eng tashqi funktsiya esa eksponensial funktsiyadir.

Keling, qaror qabul qilishni boshlaylik

Qoidaga ko'ra, siz birinchi navbatda tashqi funktsiyaning hosilasini olishingiz kerak. Biz hosilalar jadvalini ko'rib chiqamiz va ko'rsatkichli funktsiyaning hosilasini topamiz: Yagona farq shundaki, "x" o'rniga bizda murakkab ifoda mavjud bo'lib, bu formulaning haqiqiyligini inkor etmaydi. Demak, murakkab funksiyani differensiallash qoidasini qo‘llash natijasi quyidagicha bo‘ladi:

Qon tomirlari ostida biz yana murakkab funktsiyaga egamiz! Lekin bu allaqachon oddiyroq. Ichki funktsiya arksinus, tashqi funktsiya daraja ekanligini tekshirish oson. Murakkab funktsiyani farqlash qoidasiga ko'ra, siz birinchi navbatda kuchning hosilasini olishingiz kerak.

Murakkab funktsiyaning hosilasi formulasining isboti berilgan. Murakkab funktsiya bir yoki ikkita o'zgaruvchiga bog'liq bo'lgan holatlar batafsil ko'rib chiqiladi. O'zgaruvchilarning ixtiyoriy soni bo'yicha umumlashma amalga oshiriladi.

Bu yerda kompleks funksiya hosilasi uchun quyidagi formulalar hosilasini keltiramiz.
Agar , keyin
.
Agar , keyin
.
Agar , keyin
.

Bitta o‘zgaruvchidan murakkab funksiya hosilasi

X o‘zgaruvchining funksiyasi kompleks funksiya sifatida quyidagi ko‘rinishda ifodalansin:
,
ba'zi funktsiyalar mavjud bo'lgan joyda. Funktsiya x o'zgaruvchining ba'zi bir qiymati uchun differentsiallanadi. Funktsiya o'zgaruvchining qiymatida differentsiallanadi.
U holda kompleks (kompozit) funktsiya x nuqtada differentsiallanadi va uning hosilasi formula bilan aniqlanadi:
(1) .

Formula (1) quyidagicha yozilishi mumkin:
;
.

Isbot

Keling, quyidagi belgini kiritamiz.
;
.
Bu erda o'zgaruvchilarning funktsiyasi va , o'zgaruvchilarning funktsiyasi mavjud va . Ammo hisob-kitoblarni chalkashtirib yubormaslik uchun biz ushbu funktsiyalarning argumentlarini o'tkazib yuboramiz.

va funktsiyalari mos ravishda x va nuqtalarda differentsial bo'lganligi sababli, bu nuqtalarda ushbu funktsiyalarning hosilalari mavjud bo'lib, ular quyidagi chegaralardir:
;
.

Quyidagi funktsiyani ko'rib chiqing:
.
u o'zgaruvchining sobit qiymati uchun, ning funksiyasi hisoblanadi. Bu aniq
.
Keyin
.

Funktsiya nuqtada differensiallanuvchi funktsiya bo'lgani uchun u shu nuqtada uzluksizdir. Shunung uchun
.
Keyin
.

Endi biz hosilani topamiz.

.

Formula isbotlangan.

Natija

Agar x o'zgaruvchining funktsiyasini kompleks funktsiyaning kompleks funktsiyasi sifatida tasvirlash mumkin bo'lsa
,
keyin uning hosilasi formula bilan aniqlanadi
.
Bu erda va ba'zi differentsial funktsiyalar mavjud.

Bu formulani isbotlash uchun kompleks funksiyani differensiallash qoidasidan foydalanib hosilani ketma-ket hisoblaymiz.
Murakkab funktsiyani ko'rib chiqing
.
Uning hosilasi
.
Asl funktsiyani ko'rib chiqing
.
Uning hosilasi
.

Ikki o‘zgaruvchidan murakkab funksiya hosilasi

Endi murakkab funktsiya bir nechta o'zgaruvchilarga bog'liq bo'lsin. Avval ko'rib chiqaylik ikki o'zgaruvchining kompleks funksiyasi holati.

X o‘zgaruvchisiga bog‘liq funksiya ikki o‘zgaruvchining kompleks funksiyasi sifatida quyidagi ko‘rinishda ifodalansin:
,
Qayerda
va x o'zgaruvchining ba'zi bir qiymati uchun differensiallanuvchi funksiyalar mavjud;
- nuqtada differentsiallanuvchi ikkita o'zgaruvchining funksiyasi , . Keyin kompleks funktsiya nuqtaning ma'lum bir qo'shnisida aniqlanadi va hosilaga ega bo'lib, u formula bilan aniqlanadi:
(2) .

Isbot

Funktsiyalar va nuqtada differentsial bo'lganligi sababli, ular ushbu nuqtaning ma'lum bir qo'shnisida aniqlangan, nuqtada uzluksiz va ularning hosilalari nuqtada mavjud bo'lib, ular quyidagi chegaralardir:
;
.
Bu yerga
;
.
Ushbu funktsiyalarning bir nuqtada uzluksizligi tufayli bizda:
;
.

Funktsiya nuqtada differentsial bo'lganligi sababli, u ushbu nuqtaning ma'lum bir qo'shnisida aniqlanadi, bu nuqtada uzluksizdir va uning o'sishini quyidagi shaklda yozish mumkin:
(3) .
Bu yerga

- funktsiyaning argumentlari qiymatlari va qiymatlari bilan oshirilganda uning o'sishi;
;

- funksiyaning o‘zgaruvchilarga nisbatan qisman hosilalari va .
va ning belgilangan qiymatlari uchun va o'zgaruvchilarning funktsiyalari va. Ular nolga moyil bo'ladi va:
;
.
Shundan beri va , keyin
;
.

Funktsiya ortishi:

. :
.
(3) ni almashtiramiz:



.

Formula isbotlangan.

Murakkab funktsiyaning bir nechta o'zgaruvchilardan hosilasi

Yuqoridagi xulosani murakkab funksiyaning o'zgaruvchilari soni ikkitadan ko'p bo'lgan holatga osongina umumlashtirish mumkin.

Misol uchun, agar f bo'lsa uchta o'zgaruvchining funktsiyasi, Bu
,
Qayerda
, va x o'zgaruvchining ba'zi bir qiymati uchun differensiallanuvchi funksiyalar mavjud;
- , , nuqtadagi uchta o'zgaruvchining differentsiallanuvchi funktsiyasi.
Keyin, funktsiyaning differentsialligi ta'rifidan biz quyidagilarga ega bo'lamiz:
(4)
.
Chunki, davomiylik tufayli,
; ; ,
Bu
;
;
.

(4) ga bo'lish va chegaraga o'tish orqali biz quyidagilarni olamiz:
.

Va nihoyat, ko'rib chiqaylik eng umumiy holat.
X o‘zgaruvchining funksiyasi n ta o‘zgaruvchining kompleks funksiyasi sifatida quyidagi ko‘rinishda ifodalansin:
,
Qayerda
x o'zgaruvchining ba'zi bir qiymati uchun differensiallanuvchi funksiyalar mavjud;
- nuqtadagi n ta o‘zgaruvchining differentsiallanuvchi funksiyasi
, , ... , .
Keyin
.

Agar siz ta'rifga amal qilsangiz, u holda nuqtadagi funktsiyaning hosilasi D funktsiyasi o'sishining nisbati chegarasi bo'ladi. y argument ortishiga D x:

Hamma narsa aniq ko'rinadi. Ammo, masalan, funktsiyaning hosilasini hisoblash uchun ushbu formuladan foydalanib ko'ring f(x) = x 2 + (2x+ 3) · e x gunoh x. Agar siz hamma narsani ta'rif bo'yicha qilsangiz, bir necha sahifali hisob-kitoblardan so'ng siz shunchaki uxlab qolasiz. Shuning uchun oddiyroq va samaraliroq usullar mavjud.

Boshlash uchun shuni ta'kidlaymizki, biz turli xil funktsiyalardan elementar funktsiyalar deb ataladigan narsalarni ajrata olamiz. Bu nisbatan sodda iboralar bo'lib, ularning hosilalari uzoq vaqtdan beri hisoblab chiqilgan va jadvalga kiritilgan. Bunday funktsiyalarni eslab qolish juda oson - ularning hosilalari bilan birga.

Elementar funksiyalarning hosilalari

Elementar funktsiyalar quyida keltirilganlarning barchasi. Bu funktsiyalarning hosilalari yoddan ma'lum bo'lishi kerak. Bundan tashqari, ularni yodlash unchalik qiyin emas - shuning uchun ular oddiy.

Demak, elementar funksiyalarning hosilalari:

Ism	Funktsiya	Hosil
Doimiy	f(x) = C, C ∈ R	0 (ha, nol!)
Ratsional darajali quvvat	f(x) = x n	n · x n − 1
Sinus	f(x) = gunoh x	cos x
Kosinus	f(x) = cos x	-gunoh x(minus sinus)
Tangent	f(x) = tg x	1/cos 2 x
Kotangent	f(x) = ctg x	− 1/sin 2 x
Tabiiy logarifm	f(x) = jurnal x	1/x
Ixtiyoriy logarifm	f(x) = jurnal a x	1/(x ln a)
Eksponensial funktsiya	f(x) = e x	e x(hech narsa o'zgarmadi)

Agar elementar funktsiya ixtiyoriy doimiyga ko'paytirilsa, yangi funktsiyaning hosilasi ham osonlik bilan hisoblanadi:

(C · f)’ = C · f ’.

Umuman, konstantalarni hosila belgisidan chiqarish mumkin. Masalan:

(2x 3)’ = 2 · ( x 3)’ = 2 3 x 2 = 6x 2 .

Shubhasiz, elementar funktsiyalarni bir-biriga qo'shish, ko'paytirish, bo'lish - va yana ko'p narsalar. Shunday qilib, yangi funktsiyalar paydo bo'ladi, ular endi ayniqsa elementar emas, balki ma'lum qoidalarga muvofiq farqlanadi. Ushbu qoidalar quyida muhokama qilinadi.

Yig'indi va ayirmaning hosilasi

Funktsiyalar berilsin f(x) Va g(x), hosilalari bizga ma'lum. Misol uchun, siz yuqorida muhokama qilingan elementar funktsiyalarni olishingiz mumkin. Keyin ushbu funktsiyalarning yig'indisi va farqining hosilasini topishingiz mumkin:

1. (f + g)’ = f ’ + g ’
2. (f − g)’ = f ’ − g ’

Demak, ikki funktsiya yig‘indisining (farqining) hosilasi hosilalarning yig‘indisiga (farqiga) teng. Ko'proq shartlar bo'lishi mumkin. Masalan, ( f + g + h)’ = f ’ + g ’ + h ’.

Qat'iy aytganda, algebrada "ayirish" tushunchasi yo'q. "Salbiy element" tushunchasi mavjud. Shuning uchun farq f − g summa sifatida qayta yozilishi mumkin f+ (−1) g, va keyin faqat bitta formula qoladi - yig'indining hosilasi.

f(x) = x 2 + sin x; g(x) = x 4 + 2x 2 − 3.

Funktsiya f(x) ikkita elementar funktsiyaning yig'indisidir, shuning uchun:

f ’(x) = (x 2 + gunoh x)’ = (x 2)' + (gunoh x)’ = 2x+ cos x;

Funktsiya uchun biz ham xuddi shunday fikr yuritamiz g(x). Faqat uchta atama mavjud (algebra nuqtai nazaridan):

g ’(x) = (x 4 + 2x 2 − 3)’ = (x 4 + 2x 2 + (−3))’ = (x 4)’ + (2x 2)’ + (−3)’ = 4x 3 + 4x + 0 = 4x · ( x 2 + 1).

Javob:
f ’(x) = 2x+ cos x;
g ’(x) = 4x · ( x 2 + 1).

Mahsulotning hosilasi

Matematika mantiqiy fandir, shuning uchun ko'p odamlar yig'indining hosilasi hosilalarning yig'indisiga teng bo'lsa, mahsulotning hosilasi deb hisoblashadi. zarba berish">hosilalar ko'paytmasiga teng. Lekin jingalak! Mahsulotning hosilasi butunlay boshqa formula yordamida hisoblanadi. Ya'ni:

(f · g) ’ = f ’ · g + f · g ’

Formula oddiy, lekin u ko'pincha unutiladi. Va nafaqat maktab o'quvchilari, balki talabalar ham. Natijada noto'g'ri hal qilingan muammolar.

Vazifa. Funksiyalarning hosilalarini toping: f(x) = x 3 cos x; g(x) = (x 2 + 7x− 7) · e x .

Funktsiya f(x) ikkita elementar funktsiyaning mahsulotidir, shuning uchun hamma narsa oddiy:

f ’(x) = (x 3 cos x)’ = (x 3) 'cos x + x 3 (cos x)’ = 3x 2 cos x + x 3 (− gunoh x) = x 2 (3cos x − x gunoh x)

Funktsiya g(x) birinchi multiplikator biroz murakkabroq, lekin umumiy sxema o'zgarmaydi. Shubhasiz, funktsiyaning birinchi omili g(x) koʻphad va uning hosilasi yigʻindining hosilasidir. Bizda ... bor:

g ’(x) = ((x 2 + 7x− 7) · e x)’ = (x 2 + 7x− 7)’ · e x + (x 2 + 7x− 7) · ( e x)’ = (2x+ 7) · e x + (x 2 + 7x− 7) · e x = e x· (2 x + 7 + x 2 + 7x −7) = (x 2 + 9x) · e x = x(x+ 9) · e x .

Javob:
f ’(x) = x 2 (3cos x − x gunoh x);
g ’(x) = x(x+ 9) · e x .

E'tibor bering, oxirgi bosqichda hosila faktorlarga ajratiladi. Rasmiy ravishda buni qilish shart emas, lekin ko'pchilik lotinlar o'z-o'zidan hisoblanmaydi, lekin funktsiyani tekshirish uchun. Bu shuni anglatadiki, keyinchalik hosila nolga tenglashtiriladi, uning belgilari aniqlanadi va hokazo. Bunday holda, ifoda faktorlarga ajratilgan bo'lishi yaxshiroqdir.

Agar ikkita funktsiya mavjud bo'lsa f(x) Va g(x), va g(x) Bizni qiziqtirgan to‘plamda ≠ 0 bo‘lsa, biz yangi funksiyani belgilashimiz mumkin h(x) = f(x)/g(x). Bunday funktsiya uchun hosilani ham topishingiz mumkin:

Zaif emas, a? Minus qaerdan paydo bo'ldi? Nima uchun g 2? Va shunga o'xshash! Bu eng murakkab formulalardan biri - siz uni shishasiz aniqlay olmaysiz. Shuning uchun uni aniq misollar bilan o'rganish yaxshiroqdir.

Vazifa. Funksiyalarning hosilalarini toping:

Har bir kasrning soni va maxraji elementar funktsiyalarni o'z ichiga oladi, shuning uchun bizga kerak bo'lgan yagona narsa qismning hosilasi formulasi:

An'anaga ko'ra, keling, raqamni faktorlarga ajratamiz - bu javobni sezilarli darajada soddalashtiradi:

Murakkab funktsiya yarim kilometr uzunlikdagi formula bo'lishi shart emas. Masalan, funktsiyani olish kifoya f(x) = gunoh x va o'zgaruvchini almashtiring x, aytaylik, yoqilgan x 2 + ln x. Bu amalga oshadi f(x) = gunoh ( x 2 + ln x) - bu murakkab funktsiya. Uning lotin ham bor, lekin uni yuqorida muhokama qilingan qoidalar yordamida topish mumkin bo'lmaydi.

Nima qilishim kerak? Bunday hollarda murakkab funktsiyaning hosilasi uchun o'zgaruvchi va formulani almashtirish yordam beradi:

f ’(x) = f ’(t) · t', Agar x bilan almashtiriladi t(x).

Qoidaga ko'ra, ushbu formulani tushunish bilan bog'liq vaziyat, qismning hosilasiga qaraganda ancha achinarli. Shuning uchun, uni har bir bosqichning batafsil tavsifi bilan aniq misollar yordamida tushuntirish yaxshiroqdir.

Vazifa. Funksiyalarning hosilalarini toping: f(x) = e 2x + 3 ; g(x) = gunoh ( x 2 + ln x)

E'tibor bering, agar funktsiyada bo'lsa f(x) ifoda oʻrniga 2 x+ 3 oson bo'ladi x, keyin elementar funktsiyani olamiz f(x) = e x. Shuning uchun biz almashtiramiz: 2 bo'lsin x + 3 = t, f(x) = f(t) = e t. Murakkab funktsiyaning hosilasini quyidagi formula yordamida qidiramiz:

f ’(x) = f ’(t) · t ’ = (e t)’ · t ’ = e t · t ’

Va endi - diqqat! Biz teskari almashtirishni amalga oshiramiz: t = 2x+ 3. Biz quyidagilarni olamiz:

f ’(x) = e t · t ’ = e 2x+ 3 (2 x + 3)’ = e 2x+ 3 2 = 2 e 2x + 3

Endi funksiyani ko'rib chiqamiz g(x). Shubhasiz, uni almashtirish kerak x 2 + ln x = t. Bizda ... bor:

g ’(x) = g ’(t) · t' = (gunoh t)’ · t' = cos t · t ’

Orqaga almashtirish: t = x 2 + ln x. Keyin:

g ’(x) = cos ( x 2 + ln x) · ( x 2 + ln x)’ = cos ( x 2 + ln x) · (2 x + 1/x).

Ana xolos! Oxirgi ifodadan ko'rinib turibdiki, butun muammo hosila yig'indisini hisoblashga qisqartirildi.

Javob:
f ’(x) = 2 · e 2x + 3 ;
g ’(x) = (2x + 1/x) chunki ( x 2 + ln x).

Ko'pincha darslarimda "hosil" atamasi o'rniga "bosh" so'zini ishlataman. Misol uchun, yig'indining zarbasi zarbalar yig'indisiga teng. Bu aniqroqmi? Xo'sh, bu yaxshi.

Shunday qilib, lotinni hisoblash yuqorida muhokama qilingan qoidalarga muvofiq, xuddi shu zarbalardan xalos bo'lishga tushadi. Yakuniy misol sifatida, keling, ratsional ko'rsatkich bilan hosila darajaga qaytaylik:

(x n)’ = n · x n − 1

Buni rolda kam odam biladi n kasr son bo'lishi mumkin. Masalan, ildiz x 0,5. Ildiz ostida biror narsa bor bo'lsa-chi? Shunga qaramay, natijada murakkab funktsiya bo'ladi - ular test va imtihonlarda bunday konstruktsiyalarni berishni yaxshi ko'radilar.

Vazifa. Funktsiyaning hosilasini toping:

Birinchidan, ildizni ratsional darajali daraja sifatida qayta yozamiz:

f(x) = (x 2 + 8x − 7) 0,5 .

Endi biz almashtiramiz: ruxsat bering x 2 + 8x − 7 = t. Biz hosilani formuladan foydalanib topamiz:

f ’(x) = f ’(t) · t ’ = (t 0,5)’ · t’ = 0,5 · t−0,5 · t ’.

Keling, teskari almashtirishni qilaylik: t = x 2 + 8x− 7. Bizda:

f ’(x) = 0,5 · ( x 2 + 8x− 7) −0,5 · ( x 2 + 8x− 7)’ = 0,5 · (2 x+ 8) ( x 2 + 8x − 7) −0,5 .

Nihoyat, ildizlarga qayting:

Dastlabki artilleriya tayyorgarligidan so'ng, 3-4-5 funktsiyalarni o'rnatish misollari kamroq qo'rqinchli bo'ladi. Quyidagi ikkita misol ba'zilar uchun murakkab bo'lib tuyulishi mumkin, ammo agar siz ularni tushunsangiz (kimdir azoblanadi), differensial hisoblashda qolgan deyarli hamma narsa bolalarning haziliga o'xshaydi.

2-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Yuqorida aytib o'tilganidek, murakkab funktsiyaning hosilasini topishda, birinchi navbatda, kerak To'g'ri Investitsiyalaringizni TUSHUNING. Shubhalar mavjud bo'lsa, men sizga foydali texnikani eslataman: biz, masalan, "x" ning eksperimental qiymatini olamiz va bu qiymatni "dahshatli ifoda" ga almashtirishga harakat qilamiz (aqliy yoki qoralama).

1) Avval biz ifodani hisoblashimiz kerak, ya'ni yig'indi eng chuqur joylashuvdir.

2) Keyin logarifmni hisoblashingiz kerak:

4) Keyin kosinusni kubga aylantiring:

5) Beshinchi bosqichda farq:

6) Va nihoyat, eng tashqi funktsiya kvadrat ildizdir:

Murakkab funktsiyani farqlash formulasi teskari tartibda, eng tashqi funktsiyadan eng ichkigacha qo'llaniladi. Biz qaror qilamiz:

Bu xatosiz ko'rinadi:

1) Kvadrat ildizning hosilasini oling.

2) Qoida yordamida ayirma hosilasini oling

3) Uchlik hosilasi nolga teng. Ikkinchi muddatda biz darajaning hosilasini olamiz (kub).

4) Kosinusning hosilasini oling.

6) Va nihoyat, biz eng chuqur joylashtirishning hosilasini olamiz.

Bu juda qiyin tuyulishi mumkin, ammo bu eng shafqatsiz misol emas. Misol uchun, Kuznetsovning kollektsiyasini oling va tahlil qilingan lotinning barcha go'zalligi va soddaligini qadrlaysiz. Men shuni payqadimki, ular talaba murakkab funktsiyaning hosilasini qanday topishni tushunadimi yoki tushunmaydimi yoki yo'qligini tekshirish uchun imtihonda shunga o'xshash narsani berishni yaxshi ko'radilar.

Quyidagi misol siz o'zingiz hal qilishingiz mumkin.

3-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Maslahat: Avval chiziqlilik qoidalari va mahsulotni farqlash qoidasini qo'llaymiz

To'liq yechim va javob dars oxirida.

Kichikroq va chiroyliroq narsaga o'tish vaqti keldi.
Misol uchun ikkita emas, balki uchta funktsiyaning mahsulotini ko'rsatish odatiy hol emas. Uch omil mahsulotining hosilasi qanday topiladi?

4-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Birinchidan, uchta funktsiyaning mahsulotini ikkita funktsiyaning mahsulotiga aylantirish mumkinligini bilib olaylik. Misol uchun, agar mahsulotda ikkita polinom bo'lsa, biz qavslarni ochishimiz mumkin. Ammo ko'rib chiqilayotgan misolda barcha funktsiyalar boshqacha: daraja, ko'rsatkich va logarifm.

Bunday hollarda zarur ketma-ket mahsulotni farqlash qoidasini qo'llang ikki marta

Ayyorlik shundan iboratki, "y" bilan biz ikkita funktsiyaning mahsulotini belgilaymiz: va "ve" bilan logarifmni belgilaymiz: . Nima uchun buni qilish mumkin? Haqiqatan ham - bu ikki omilning mahsuli emas va qoida ishlamaydi?! Hech qanday murakkab narsa yo'q:

Endi qoidani ikkinchi marta qo'llash qoladi qavsga:

Siz ham buralib, qavs ichidan biror narsani qo'yishingiz mumkin, ammo bu holda javobni aynan shu shaklda qoldirgan ma'qul - tekshirish osonroq bo'ladi.

Ko'rib chiqilgan misolni ikkinchi usulda hal qilish mumkin:

Ikkala yechim ham mutlaqo ekvivalentdir.

5-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Bu birinchi usul yordamida hal qilingan namunadagi mustaqil yechim uchun misol;

Keling, kasrlar bilan o'xshash misollarni ko'rib chiqaylik.

6-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Bu yerga bir necha usul bilan borishingiz mumkin:

Yoki shunday:

Lekin birinchi navbatda qismni differentsiallash qoidasidan foydalansak, yechim yanada ixchamroq yoziladi , butun hisoblagich uchun:

Asos sifatida, misol hal qilinadi va agar u shunday qoldirilsa, bu xato bo'lmaydi. Ammo vaqtingiz bo'lsa, javobni soddalashtirish mumkinligini bilish uchun har doim qoralamani tekshirish tavsiya etiladi?

Numeratorning ifodasini umumiy maxrajga keltiramiz va kasrning uch qavatli tuzilishidan xalos bo'laylik.:

Qo'shimcha soddalashtirishlarning kamchiligi shundaki, hosilani topishda emas, balki maktabdagi oddiy o'zgarishlar paytida xato qilish xavfi mavjud. Boshqa tomondan, o'qituvchilar ko'pincha topshiriqni rad etadilar va lotinni "yodiga keltirishni" so'rashadi.

O'zingiz hal qilish uchun oddiyroq misol:

7-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Biz hosilani topish usullarini o'zlashtirishni davom ettirmoqdamiz va endi farqlash uchun "dahshatli" logarifm taklif qilingan odatiy holatni ko'rib chiqamiz.

Birinchi daraja

Funktsiyaning hosilasi. Yakuniy qoʻllanma (2019)

Keling, tepalikdan o'tadigan tekis yo'lni tasavvur qilaylik. Ya'ni, u yuqoriga va pastga tushadi, lekin o'ngga yoki chapga burilmaydi. Agar o'q yo'l bo'ylab gorizontal va vertikal yo'naltirilgan bo'lsa, u holda yo'l chizig'i ba'zi uzluksiz funktsiyaning grafigiga juda o'xshash bo'ladi:

Eksa - bu hayotda biz dengiz sathidan foydalanamiz.

Bunday yo'l bo'ylab oldinga siljish bilan biz ham yuqoriga yoki pastga harakat qilamiz. Bundan tashqari, aytishimiz mumkin: argument o'zgarganda (abtsissa o'qi bo'ylab harakatlanish), funktsiyaning qiymati o'zgaradi (ordinata o'qi bo'ylab harakat). Keling, yo'limizning "tikligini" qanday aniqlash haqida o'ylab ko'raylik? Bu qanday qiymat bo'lishi mumkin? Bu juda oddiy: ma'lum masofani oldinga siljitishda balandlik qanchalik o'zgaradi. Darhaqiqat, yo'lning turli qismlarida bir kilometr oldinga (x o'qi bo'ylab) harakatlanayotganda, biz dengiz sathiga nisbatan (y o'qi bo'ylab) boshqa metrga ko'tariladi yoki pasayamiz.

Keling, taraqqiyotni belgilaylik ("delta x" ni o'qing).

Matematikada yunoncha harf (delta) odatda "o'zgarish" ma'nosini bildiruvchi prefiks sifatida ishlatiladi. Ya'ni, bu miqdorning o'zgarishi, - o'zgarish; keyin bu nima? To'g'ri, kattalikning o'zgarishi.

Muhim: ifoda bitta butun, bitta o'zgaruvchidir. Hech qachon "delta" ni "x" yoki boshqa harflardan ajratmang! Ya'ni, masalan, .

Shunday qilib, biz oldinga, gorizontal, tomonidan harakat qildik. Agar funktsiya grafigi bilan yo'l chizig'ini solishtirsak, unda ko'tarilishni qanday belgilaymiz? Albatta, . Ya'ni, biz oldinga siljishimiz bilan yuqoriga ko'tarilamiz.

Qiymatni hisoblash oson: agar boshida biz balandlikda bo'lgan bo'lsak va harakatdan keyin o'zimizni balandlikda topsak, keyin. Agar oxirgi nuqta boshlang'ich nuqtadan pastroq bo'lsa, u salbiy bo'ladi - bu biz ko'tarilmayapmiz, lekin tushayotganimizni anglatadi.

Keling, "tiklik" ga qaytaylik: bu bir birlik masofani oldinga siljitishda balandlik qanchalik (tik) oshishini ko'rsatadigan qiymat:

Faraz qilaylik, yo'lning qaysidir qismida bir kilometr oldinga siljishda yo'l bir kilometrga ko'tariladi. Keyin bu joydagi qiyalik teng bo'ladi. Va agar yo'l m ga oldinga siljish paytida km ga tushib ketgan bo'lsa? Keyin qiyalik teng bo'ladi.

Endi tepalikning tepasiga qaraylik. Agar uchastkaning boshini cho‘qqiga yarim kilometr qolganda, oxirini esa undan yarim kilometr keyin olsak, balandligi deyarli bir xil ekanligini ko‘rish mumkin.

Ya'ni, bizning mantiqqa ko'ra, bu yerdagi nishab deyarli nolga teng bo'lib chiqadi, bu aniq emas. Bir necha kilometr masofada ko'p narsa o'zgarishi mumkin. Tiklikni yanada adekvat va aniq baholash uchun kichikroq maydonlarni hisobga olish kerak. Misol uchun, agar siz bir metr harakatlanayotganda balandlikning o'zgarishini o'lchasangiz, natija ancha aniqroq bo'ladi. Ammo bu aniqlik ham bizga yetarli bo‘lmasligi mumkin – axir, yo‘lning o‘rtasida ustun bo‘lsa, biz shunchaki o‘tib ketamiz. Keyin qaysi masofani tanlashimiz kerak? Santimetr? Millimetr? Kamroq - yaxshiroq!

Haqiqiy hayotda masofani eng yaqin millimetrgacha o'lchash juda etarli. Ammo matematiklar doimo mukammallikka intiladilar. Shuning uchun kontseptsiya ixtiro qilindi cheksiz kichik, ya'ni mutlaq qiymat biz nomlashimiz mumkin bo'lgan har qanday raqamdan kichikdir. Masalan, siz aytasiz: trilliondan biri! Qancha kamroq? Va siz bu raqamni - ga bo'lasiz va bundan ham kamroq bo'ladi. Va hokazo. Agar biz miqdorni cheksiz kichik deb yozmoqchi bo'lsak, biz shunday yozamiz: (biz "x nolga intiladi" o'qiymiz). Buni tushunish juda muhimdir bu raqam nolga teng emas! Ammo unga juda yaqin. Bu shuni anglatadiki, siz unga bo'linishingiz mumkin.

Cheksiz kichikga qarama-qarshi tushuncha cheksiz katta (). Ehtimol, siz tengsizliklar ustida ishlayotganingizda bunga duch kelgansiz: bu raqam siz o'ylagan har qanday raqamdan modul kattaroqdir. Agar siz eng katta raqamni topsangiz, uni ikkiga ko'paytirsangiz, undan ham katta raqamga ega bo'lasiz. Va cheksizlik sodir bo'layotgan narsadan ham kattaroqdir. Aslida, cheksiz katta va cheksiz kichik bir-biriga teskari, ya'ni at va aksincha: at.

Endi yo'limizga qaytaylik. Ideal hisoblangan qiyalik yo'lning cheksiz kichik qismi uchun hisoblangan qiyalikdir, ya'ni:

Shuni ta'kidlaymanki, cheksiz kichik siljish bilan balandlikning o'zgarishi ham cheksiz kichik bo'ladi. Ammo shuni eslatib o'tamanki, cheksiz kichiklik nolga teng degani emas. Agar siz cheksiz kichik sonlarni bir-biriga bo'lsangiz, siz butunlay oddiy sonni olishingiz mumkin, masalan, . Ya'ni, bitta kichik qiymat boshqasidan to'liq marta katta bo'lishi mumkin.

Bularning barchasi nima uchun? Yo'l, tik ... Biz avtoralliga bormaymiz, lekin biz matematikadan dars beramiz. Va matematikada hamma narsa bir xil, faqat boshqacha nomlanadi.

Hosila tushunchasi

Funktsiyaning hosilasi - bu funktsiya o'sishining argumentning cheksiz kichik o'sishi uchun argumentning o'sishiga nisbati.

Bosqichma-bosqich matematikada ular o'zgarish deb ataladi. Argument () o'q bo'ylab harakatlanayotganda qanchalik o'zgarishi deyiladi argument ortishi va belgilangan masofaga o'q bo'ylab oldinga siljishda funktsiya (balandlik) qancha o'zgarganligi deyiladi funktsiyaning o'sishi va belgilanadi.

Demak, funktsiyaning hosilasi qachonga nisbatdir. Biz hosilani funktsiya bilan bir xil harf bilan belgilaymiz, faqat yuqori o'ngdagi tub belgisi bilan: yoki oddiygina. Shunday qilib, keling, hosila formulasini quyidagi belgilar yordamida yozamiz:

Yo'l o'xshashligida bo'lgani kabi, bu erda funktsiya ortganda hosila ijobiy, kamayganda esa manfiy bo'ladi.

Hosila nolga teng bo'lishi mumkinmi? Albatta. Misol uchun, agar biz tekis gorizontal yo'lda harakatlanayotgan bo'lsak, tiklik nolga teng. Va bu haqiqat, balandlik umuman o'zgarmaydi. Hosilda ham shunday: doimiy funktsiyaning hosilasi (doimiy) nolga teng:

chunki bunday funktsiyaning o'sishi har qanday uchun nolga teng.

Keling, tepalikdagi misolni eslaylik. Ma'lum bo'lishicha, segmentning uchlarini tepaning qarama-qarshi tomonlarida shunday joylashtirish mumkin ediki, uchlaridagi balandlik bir xil bo'lib chiqadi, ya'ni segment o'qga parallel bo'ladi:

Ammo katta segmentlar noto'g'ri o'lchov belgisidir. Biz segmentimizni o'ziga parallel ravishda ko'taramiz, keyin uning uzunligi kamayadi.

Oxir-oqibat, biz tepaga cheksiz yaqin bo'lganimizda, segmentning uzunligi cheksiz kichik bo'ladi. Ammo shu bilan birga, u o'qga parallel bo'lib qoldi, ya'ni uning uchlaridagi balandlik farqi nolga teng (u moyil emas, lekin tengdir). Shunday qilib, hosila

Buni shunday tushunish mumkin: biz eng tepada turganimizda, chapga yoki o'ngga ozgina siljish bo'yimizni sezilarli darajada o'zgartiradi.

Bundan tashqari, sof algebraik tushuntirish mavjud: tepalikning chap tomonida funktsiya ortadi, o'ngda esa u kamayadi. Yuqorida bilib olganimizdek, funktsiya ortganda hosila ijobiy, kamayganda esa manfiy bo'ladi. Ammo u silliq, sakrashsiz o'zgaradi (chunki yo'l hech qanday joyda keskin o'zgarmaydi). Shuning uchun salbiy va ijobiy qiymatlar o'rtasida bo'lishi kerak. Bu funktsiya o'smaydigan yoki kamaymaydigan joyda - cho'qqi nuqtasida bo'ladi.

Xuddi shu narsa truba uchun ham amal qiladi (chapdagi funktsiya pasayib, o'ngda o'sadigan maydon):

O'sishlar haqida bir oz ko'proq.

Shunday qilib, biz argumentni kattalikka o'zgartiramiz. Biz qaysi qiymatdan o'zgartiramiz? Endi bu (bahs) nimaga aylandi? Biz istalgan nuqtani tanlashimiz mumkin va endi biz undan raqsga tushamiz.

Koordinatali nuqtani ko'rib chiqing. Undagi funksiyaning qiymati teng. Keyin biz bir xil o'sishni qilamiz: biz koordinatani oshiramiz. Endi qanday dalil bor? Juda oson: . Endi funktsiyaning qiymati qanday? Argument qayerga ketsa, funksiya ham shunday bo'ladi: . Funktsiyani oshirish haqida nima deyish mumkin? Hech qanday yangilik yo'q: bu hali ham funktsiya o'zgargan miqdor:

O'sishlarni topishni mashq qiling:

1. Argumentning o'sishi teng bo'lgan nuqtadagi funktsiyaning o'sishini toping.
2. Xuddi shu narsa bir nuqtadagi funktsiya uchun ham amal qiladi.

Yechimlar:

Bir xil argument o'sishi bilan turli nuqtalarda funktsiya o'sishi boshqacha bo'ladi. Bu shuni anglatadiki, har bir nuqtada hosila har xil bo'ladi (biz buni boshida muhokama qildik - yo'lning tikligi turli nuqtalarda har xil). Shuning uchun, hosila yozganimizda, qaysi nuqtada ko'rsatishimiz kerak:

Quvvat funktsiyasi.

Quvvat funktsiyasi - bu argument ma'lum darajada bo'lgan funktsiya (mantiqiy, to'g'rimi?).

Bundan tashqari - har qanday darajada: .

Eksponent bo'lganda eng oddiy holat:

Bir nuqtada uning hosilasini topamiz. Keling, hosila ta'rifini eslaylik:

Shunday qilib, argument dan ga o'zgaradi. Funktsiyaning o'sishi nima?

O'sish - bu. Ammo funktsiya har qanday nuqtada uning argumentiga teng. Shunung uchun:

Hosil quyidagiga teng:

ning hosilasi quyidagilarga teng:

b) Endi kvadrat funktsiyani (): ni ko'rib chiqing.

Endi buni eslaylik. Bu shuni anglatadiki, o'sish qiymatini e'tiborsiz qoldirish mumkin, chunki u cheksiz kichik va shuning uchun boshqa atama fonida ahamiyatsiz:

Shunday qilib, biz boshqa qoidaga keldik:

v) Mantiqiy qatorni davom ettiramiz: .

Bu ifodani turli yo'llar bilan soddalashtirish mumkin: yig'indining kubini qisqartirilgan ko'paytirish formulasidan foydalanib birinchi qavsni oching yoki kublar formulasidan foydalanib, butun ifodani faktorlarga ajrating. Tavsiya etilgan usullardan birini ishlatib, buni o'zingiz qilishga harakat qiling.

Shunday qilib, men quyidagilarni oldim:

Va yana bir bor eslaylik. Bu shuni anglatadiki, biz quyidagilarni o'z ichiga olgan barcha shartlarni e'tiborsiz qoldirishimiz mumkin:

Biz olamiz: .

d) Xuddi shunday qoidalarni katta kuchlar uchun ham olish mumkin:

e) Aniqlanishicha, bu qoidani butun son emas, ixtiyoriy darajali darajali funksiya uchun umumlashtirish mumkin:

(2)

Qoidani quyidagi so'zlar bilan shakllantirish mumkin: "daraja koeffitsient sifatida oldinga suriladi, keyin esa ga kamayadi."

Biz bu qoidani keyinroq isbotlaymiz (deyarli oxirida). Endi bir nechta misollarni ko'rib chiqaylik. Funksiyalarning hosilasini toping:

1. (ikki usulda: formula bo'yicha va hosila ta'rifidan foydalangan holda - funktsiyaning o'sishini hisoblash orqali);

1. . Ishoning yoki ishonmang, bu quvvat funktsiyasi. Agar sizda “Bu qanday? Diplom qayerda?", "" mavzusini eslang!
   Ha, ha, ildiz ham daraja, faqat kasr: .
   Bu shuni anglatadiki, bizning kvadrat ildizimiz shunchaki ko'rsatkichli kuchdir:
   .
   Biz yaqinda o'rganilgan formuladan foydalanib hosilani qidiramiz:

   Agar shu nuqtada yana noaniq bo'lib qolsa, "" mavzusini takrorlang!!! (salbiy darajali daraja haqida)

2. . Endi ko'rsatkich:

   Va endi ta'rif orqali (hali unutdingizmi?):
   ;
   .
   Endi, odatdagidek, biz quyidagilarni o'z ichiga olgan atamani e'tiborsiz qoldiramiz:
   .

3. . Oldingi holatlarning kombinatsiyasi: .

Trigonometrik funktsiyalar.

Bu erda biz oliy matematikadan bitta faktdan foydalanamiz:

Ifodasi bilan.

Siz dalilni institutning birinchi yilida o'rganasiz (va u erga borish uchun siz Yagona davlat imtihonini yaxshi topshirishingiz kerak). Endi men buni faqat grafik tarzda ko'rsataman:

Funktsiya mavjud bo'lmaganda - grafikdagi nuqta kesilganini ko'ramiz. Ammo qiymatga qanchalik yaqin bo'lsa, funktsiya shunchalik yaqinroq bo'ladi.

Bundan tashqari, siz kalkulyator yordamida ushbu qoidani tekshirishingiz mumkin. Ha, ha, uyalmang, kalkulyatorni oling, biz hali yagona davlat imtihonida emasmiz.

Shunday qilib, harakat qilaylik: ;

Kalkulyatorni Radians rejimiga o'tkazishni unutmang!

va hokazo. Ko'ramiz, qanchalik kichik bo'lsa, nisbat qiymati shunchalik yaqinroq bo'ladi.

a) funktsiyani ko'rib chiqing. Odatdagidek, uning o'sishini topamiz:

Keling, sinuslar farqini mahsulotga aylantiraylik. Buning uchun biz formuladan foydalanamiz ("" mavzusini eslang): .

Endi hosila:

Keling, almashtiramiz: . U holda cheksiz kichik uchun u ham cheksiz kichikdir: . uchun ifoda quyidagi shaklni oladi:

Va endi biz buni ifoda bilan eslaymiz. Shuningdek, yig'indida cheksiz kichik miqdorni e'tiborsiz qoldirish mumkin bo'lsa-chi (ya'ni, at).

Shunday qilib, biz quyidagi qoidani olamiz: sinusning hosilasi kosinusga teng:

Bular asosiy (“jadvalli”) hosilalardir. Mana ular bitta ro'yxatda:

Keyinchalik biz ularga yana bir nechtasini qo'shamiz, lekin bular eng muhimi, chunki ular tez-tez ishlatiladi.

Amaliyot:

1. Funktsiyaning nuqtadagi hosilasini toping;
2. Funktsiyaning hosilasini toping.

Yechimlar:

1. Birinchidan, hosilani umumiy shaklda topamiz va keyin uning qiymatini almashtiramiz:
   ;
   .
2. Bu erda bizda quvvat funktsiyasiga o'xshash narsa bor. Keling, uni olib kelishga harakat qilaylik
   Oddiy ko'rinish:
   .
   Ajoyib, endi siz formuladan foydalanishingiz mumkin:
   .
   .
3. . Eeeeeee..... Bu nima????

OK, siz haqsiz, biz bunday hosilalarni qanday topishni hali bilmaymiz. Bu erda biz bir nechta turdagi funktsiyalarning kombinatsiyasiga egamiz. Ular bilan ishlash uchun siz yana bir nechta qoidalarni o'rganishingiz kerak:

Ko'rsatkich va natural logarifm.

Matematikada shunday funksiya borki, uning har qanday qiymat uchun hosilasi bir vaqtning o‘zida funksiyaning o‘zi qiymatiga teng bo‘ladi. U "eksponent" deb ataladi va eksponensial funktsiyadir

Bu funksiyaning asosi - doimiy - cheksiz o'nli kasr, ya'ni irratsional son (masalan,). U "Eyler raqami" deb ataladi, shuning uchun u harf bilan belgilanadi.

Shunday qilib, qoida:

Eslash juda oson.

Xo'sh, uzoqqa bormaylik, darhol teskari funktsiyani ko'rib chiqaylik. Qaysi funksiya ko‘rsatkichli funktsiyaga teskari funksiya hisoblanadi? Logarifm:

Bizning holatda, asosiy raqam:

Bunday logarifm (ya'ni, asosli logarifm) "tabiiy" deb ataladi va biz buning uchun maxsus belgidan foydalanamiz: o'rniga yozamiz.

Bu nimaga teng? Albatta, .

Tabiiy logarifmning hosilasi ham juda oddiy:

Misollar:

1. Funktsiyaning hosilasini toping.
2. Funktsiyaning hosilasi nima?

Javoblar: Eksponensial va natural logarifm hosila nuqtai nazaridan juda oddiy funksiyalardir. Ko‘rsatkichli va logarifmik funksiyalar boshqa bazis bilan boshqa hosilaga ega bo‘ladi, biz ularni keyinroq, differentsiallash qoidalaridan o‘tganimizdan keyin tahlil qilamiz.

Farqlash qoidalari

Nima qoidalari? Yana yangi atama, yana?!...

Differentsiatsiya hosilani topish jarayonidir.

Ana xolos. Bu jarayonni bir so'z bilan yana nima deb atash mumkin? Hosil emas... Matematiklar differensialni funksiyaning bir xil o'sish qismi deb atashadi. Bu atama lotincha differentia - farq so'zidan kelib chiqqan. Bu yerga.

Ushbu qoidalarning barchasini olishda biz ikkita funktsiyadan foydalanamiz, masalan, va. Bizga ularning o'sishi uchun formulalar ham kerak bo'ladi:

Hammasi bo'lib 5 ta qoida mavjud.

Konstanta hosila belgisidan olinadi.

Agar - ba'zi doimiy son (doimiy), keyin.

Shubhasiz, bu qoida farq uchun ham ishlaydi: .

Keling, buni isbotlaylik. Bo'lsin, yoki oddiyroq.

Misollar.

Funksiyalarning hosilalarini toping:

1. bir nuqtada;
2. bir nuqtada;
3. bir nuqtada;
4. nuqtada.

Yechimlar:

1. (hosil barcha nuqtalarda bir xil, chunki u chiziqli funktsiyadir, esingizdami?);

Mahsulotning hosilasi

Bu erda hamma narsa o'xshash: keling, yangi funktsiyani kiritamiz va uning o'sishini topamiz:

Hosil:

Misollar:

1. va funksiyalarining hosilalarini toping;
2. Funktsiyaning nuqtadagi hosilasini toping.

Yechimlar:

Ko'rsatkichli funktsiyaning hosilasi

Endi sizning bilimingiz faqat ko'rsatkichlarni emas, balki har qanday ko'rsatkichli funktsiyaning hosilasini qanday topishni o'rganish uchun etarli (bu nima ekanligini hali unutdingizmi?).

Xo'sh, qandaydir raqam qaerda.

Biz funktsiyaning hosilasini allaqachon bilamiz, shuning uchun funksiyamizni yangi bazaga qisqartirishga harakat qilaylik:

Buning uchun oddiy qoidadan foydalanamiz: . Keyin:

Mayli, ishladi. Endi hosilani topishga harakat qiling va bu funktsiya murakkab ekanligini unutmang.

Bo'ldimi?

Mana, o'zingizni tekshiring:

Formula ko'rsatkichning hosilasiga juda o'xshash bo'lib chiqdi: u xuddi shunday bo'lib qoldi, faqat omil paydo bo'ldi, bu shunchaki raqam, lekin o'zgaruvchi emas.

Misollar:
Funksiyalarning hosilalarini toping:

Javoblar:

Bu shunchaki kalkulyatorsiz hisoblab bo'lmaydigan raqam, ya'ni uni oddiyroq shaklda yozib bo'lmaydi. Shuning uchun biz uni javobda ushbu shaklda qoldiramiz.

Logarifmik funktsiyaning hosilasi

Bu erda ham xuddi shunday: siz tabiiy logarifmning hosilasini allaqachon bilasiz:

Shuning uchun, boshqa asosli ixtiyoriy logarifmni topish uchun, masalan:

Biz bu logarifmni bazaga qisqartirishimiz kerak. Logarifm asosini qanday o'zgartirish mumkin? Umid qilamanki, siz ushbu formulani eslaysiz:

Buning o'rniga faqat hozir yozamiz:

Maxraj oddiygina doimiy (o‘zgarmas son, o‘zgaruvchisiz). lotin juda oddiy olinadi:

Eksponensial va logarifmik funktsiyalarning hosilalari Yagona davlat imtihonida deyarli topilmaydi, ammo ularni bilish ortiqcha bo'lmaydi.

Murakkab funktsiyaning hosilasi.

"Murakkab funktsiya" nima? Yo'q, bu logarifm emas, arktangent emas. Ushbu funktsiyalarni tushunish qiyin bo'lishi mumkin (garchi siz logarifmni qiyin deb bilsangiz, "Logarifmlar" mavzusini o'qing va siz yaxshi bo'lasiz), lekin matematik nuqtai nazardan, "murakkab" so'zi "qiyin" degani emas.

Kichkina konveyerni tasavvur qiling: ikki kishi o'tirib, ba'zi narsalar bilan ba'zi harakatlar qilmoqda. Misol uchun, birinchisi shokolad barini o'ramga o'radi, ikkinchisi esa uni lenta bilan bog'laydi. Natijada kompozitsion ob'ekt paydo bo'ladi: shokolad bari o'ralgan va lenta bilan bog'langan. Shokolad barini iste'mol qilish uchun teskari bosqichlarni teskari tartibda bajarish kerak.

Keling, shunga o'xshash matematik quvur liniyasini yarataylik: birinchi navbatda biz sonning kosinusini topamiz, so'ngra olingan sonning kvadratini olamiz. Shunday qilib, bizga raqam (shokolad) beriladi, men uning kosinusini (o'ramini) topaman, keyin men olgan narsamni kvadratga aylantirasiz (tasma bilan bog'lang). Nima bo'ldi? Funktsiya. Bu murakkab funktsiyaga misol: uning qiymatini topish uchun biz birinchi amalni to'g'ridan-to'g'ri o'zgaruvchi bilan, so'ngra ikkinchi amalni birinchisidan kelib chiqqan holda bajaramiz.

Xuddi shu amallarni teskari tartibda bemalol bajarishimiz mumkin: avval siz uni kvadratga aylantirasiz, keyin esa natijada olingan sonning kosinusini qidiraman: . Natija deyarli har doim boshqacha bo'lishini taxmin qilish oson. Murakkab funktsiyalarning muhim xususiyati: harakatlar tartibi o'zgarganda, funktsiya o'zgaradi.

Boshqa so'z bilan, murakkab funksiya - bu argumenti boshqa funktsiya bo'lgan funktsiya: .

Birinchi misol uchun, .

Ikkinchi misol: (xuddi shunday). .

Oxirgi qilgan amalimiz chaqiriladi "tashqi" funktsiya, va birinchi bajarilgan harakat - mos ravishda "ichki" funktsiya(bu norasmiy nomlar, men ulardan faqat materialni sodda tilda tushuntirish uchun foydalanaman).

Qaysi funktsiya tashqi va qaysi ichki ekanligini aniqlashga harakat qiling:

Javoblar: Ichki va tashqi funktsiyalarni ajratish o'zgaruvchilarni o'zgartirishga juda o'xshaydi: masalan, funktsiyada

1. Avval qaysi harakatni bajaramiz? Birinchidan, sinusni hisoblab chiqamiz va shundan keyingina uni kubga aylantiramiz. Bu shuni anglatadiki, bu ichki funktsiya, lekin tashqi funktsiya.
   Va asl vazifasi ularning tarkibi: .
2. Ichki: ; tashqi: .
   Imtihon: .
3. Ichki: ; tashqi: .
   Imtihon: .
4. Ichki: ; tashqi: .
   Imtihon: .
5. Ichki: ; tashqi: .
   Imtihon: .

Biz o'zgaruvchilarni o'zgartiramiz va funktsiyani olamiz.

Xo'sh, endi biz shokolad barimizni ajratib olamiz va hosilani qidiramiz. Jarayon har doim teskari bo'ladi: birinchi navbatda tashqi funktsiyaning hosilasini qidiramiz, keyin natijani ichki funktsiya hosilasiga ko'paytiramiz. Asl misolga kelsak, u quyidagicha ko'rinadi:

Yana bir misol:

Shunday qilib, nihoyat rasmiy qoidani shakllantiramiz:

Murakkab funksiyaning hosilasini topish algoritmi:

Bu oddiy ko'rinadi, to'g'rimi?

Keling, misollar bilan tekshiramiz:

Yechimlar:

1) ichki: ;

Tashqi: ;

2) ichki: ;

(Faqat hozircha uni kesishga urinmang! Kosinus ostidan hech narsa chiqmaydi, esingizdami?)

3) Ichki: ;

Tashqi: ;

Bu uch darajali murakkab funktsiya ekanligi darhol ayon bo'ladi: axir, bu allaqachon o'z-o'zidan murakkab funktsiyadir va biz undan ildizni ham chiqaramiz, ya'ni uchinchi harakatni bajaramiz (biz shokoladni qo'yamiz. o'rash va portfeldagi lenta bilan). Ammo qo'rqish uchun hech qanday sabab yo'q: biz hali ham bu funktsiyani odatdagidek tartibda "ochamiz": oxiridan.

Ya'ni, avval ildizni, keyin kosinusni va shundan keyingina qavs ichidagi ifodani farqlaymiz. Va keyin biz hammasini ko'paytiramiz.

Bunday hollarda harakatlarni raqamlash qulay. Ya'ni, biz bilgan narsalarni tasavvur qilaylik. Ushbu ifodaning qiymatini hisoblash uchun amallarni qanday tartibda bajaramiz? Keling, bir misolni ko'rib chiqaylik:

Harakat qanchalik kechroq bajarilsa, mos keladigan funktsiya shunchalik "tashqi" bo'ladi. Harakatlar ketma-ketligi avvalgidek:

Bu erda uy qurish odatda 4 darajali. Keling, harakat yo'nalishini aniqlaylik.

1. Radikal ifoda. .

2. Ildiz. .

3. Sinus. .

4. Kvadrat. .

5. Hammasini birlashtirib:

HOSILA. ASOSIY NARSALAR HAQIDA QISQA

Funktsiyaning hosilasi- funktsiya o'sishining argumentning cheksiz kichik o'sishi uchun argumentning o'sishiga nisbati:

Asosiy hosilalar:

Farqlash qoidalari:

Konstanta hosila belgisidan olinadi:

Yig'indining hosilasi:

Mahsulot hosilasi:

Ko'rsatkichning hosilasi:

Murakkab funktsiyaning hosilasi:

Murakkab funksiyaning hosilasini topish algoritmi:

1. Biz "ichki" funktsiyani aniqlaymiz va uning hosilasini topamiz.
2. Biz "tashqi" funktsiyani aniqlaymiz va uning hosilasini topamiz.
3. Birinchi va ikkinchi nuqtalarning natijalarini ko'paytiramiz.