Правила диференціювання функцій і таблиця похідних

Знаходження похідних за означенням не проста задача. Тому для відшукання похідних від функцій, які утворені з декількох елементарних функцій використовують правила диференціювання, що формулюється наступним чином:

  1. Похідна постійної величини дорівнює нулю: .
  2. Якщо кожна з функцій , , диференційовна в деякій точці , то диференційовною в цій точці є їх алгебраїчна сума, причому похідна алгебраїчної суми цих функцій дорівнює алгебраїчній сумі їх похідних: .
  3. Якщо функції  і  диференційовні в точці  , то їх добуток диференційовний в цій точці і має місце формула: .

    Зауваження: якщо функція , то , тобто постійна величина виноситься за знак похідної.

  4. Якщо функції  диференційовні в точці , причому , то їх частка також має похідну в цій точці, яка обчислюється за формулою: .

    Зауваження: якщо чисельник дробу постійна величина (функція ), то ; якщо знаменник дробу — постійна величина (функція ), то .

Зазначимо, що на підставі означення похідної та розглянутих вище правил диференціювання складається таблиця похідних основних елементарних функцій:

Далее

Рівняння дотичної і нормалі до кривої

З курсу аналітичної геометрії відомо, що рівняння прямої, яка проходить через точку з кутовим коефіцієнтом, що дорівнює , має наступний вигляд: .

Дотична і нормаль до кривої

Дотична до кривої в точці має кутовий коефіцієнт . Отже, рівнянням дотичної буде:

Відзначимо, що коли дотична паралельна осі , то кут її нахилу з додатним напрямком осі абсцис дорівнює нулю і тоді . Якщо дотична в точці паралельна осі ,то і тоді .

Далее

Механічний і геометричний зміст похідної

Як відомо, похідною функції в точці  називається границя відношення (якщо вона існує) приросту функції в цій точці до приросту аргументу, коли приріст аргументу прямує до нуля:

Зазначимо, що рівність (1) можна записати і в дещо іншому вигляді:

тобто похідна функції в точці дорівнює тангенсу кута нахилу дотичної до кривої в точці з додатним напрямком осі . Це твердження і виражає геометричний зміст похідної.

Ілюстрація до визначення геометричного змісту похідної

Справді, оскільки є неперервною функцією кута , то при . Отже, кутовий коефіцієнт дотичної до кривої  в точці можна обчислити за формулою:

Далее

Похідна функції. Як знайти похідну функції

Нехай функція ) визначена в деякому околі точки і нехай  — точка цього околу ().

Якщо відношення має границю при , то ця границя називається похідною функції в точці  і позначається . Таким чином,

тобто похідною функції в точці  називається границя відношення (якщо вона існує) приросту функції  в точці  до приросту аргументу, коли приріст аргументу прямує до нуля.

Якщо функція  в точці  має скінченну похідну, то вона називається диференційованою в цій точці.

Ілюстрація до визначення похідної функції в точці

Якщо функція диференційована в кожній точці інтервалу , то , де і  — приріст аргументу та приріст функції відповідно.

Далее

Мішаний добуток трьох векторів

Нехай дано три вектора , і . Вектор помножимо векторно на , векторний добуток помножимо скалярно на , в результаті отримуємо число, яке називають векторно-скалярним добутком або мішаним добутком з трьох векторів . Мішаний добуток позначається .

Векторно-скалярний добуток з трьох некомпланарних векторів дорівнює об'єму паралелепіпеда, побудованого на векторах , взятому зі знаком плюс, якщо трійка  — права і зі знаком мінус, коли ця трійка — ліва.

Мішаний добуток векторів

Ілюстрація до визначення мішаного добутку

Дійсно, . Тут  — площа паралелограма, побудованого на векторах  та  і  — висота паралелепіпеда. Таким чином, .

Далее

Векторний добуток двох векторів

Векторним добутков двох векторів і називається третій вектор , який задовольняє наступним умовам:

  1. Вектор  перпендикулярний кожному з векторів  і .
  2. Довжина вектора  дорівнює площі паралелограмма, побудованого на векторах та , тобто , де  — кут між даними векторами.
  3. Вектори  і  утворюють праву трійку.

Для векторного добутку, так само як і для скалярного добутку, використовуються різні позначення, а саме  та . Ми ж будемо дотримуватися першого з них, тобто .

Векторний добуток двох векторів

Ілюстрація до визначення векторного добутку

Зауваження: некомпланарні вектори , взяті у вказаному порядку, утворюють праву трійку, якщо з кінця вектора найкоротший поворот від  до  спостерігається проти ходу годинникової стрілки, і ліву трійку, якщо за годинниковою.

Далее

Наближене обчислення числа Пі

Число Пі — це математична константа, яка представляє собою відношення довжини кола до його діаметра. Значення цієї константи приблизно дорівнює 3.14 в звичайних десяткових позначеннях. Багато формул в математиці, природознавстві і техніці включають Пі, що робить його однією з найважливіших математичних констант. До прикладу, площа кола дорівнює Пі, помноженому на квадрат його радіусу.

Оскільки Пі є ірраціональним числом, його значення не може бути виражено точно як дріб, що має цілі числа як в чисельнику, так і в знаменнику. Тобто, його десяткове подання ніколи не закінчується і ніколи не повторюється.

Авторство відкриття числа Пі невідомо і приписується геометрам з Стародавнього Єгипту, Індії, Греції та Вавилону. Першу спробу обчислити його точне значення запропонував Архімед: він вписував в коло і описував навколо нього правильні багатокутники, згодом зробивши висновок, що значення цієї константи лежить в інтервалі між і .

Обчислення числа Пі — спосіб Архімеда

Приблизно через 600 років після Архімеда китайський математик Цзу Чунчжі застосував аналогічний підхід для правильного багатокутника з 12288 сторонами. Це призвело до наближення значення числа Пі до , яке відповідає шести десятковим розрядам. Зазначимо, що отриманий таким чином результат являвся найбільш точним розрахунком числа протягом наступних 900 років.

Далее

Наступна сторінка »