(rachunek różniczkowy dot. funkcji ciągłych)

Podobne dokumenty
Rachunek różniczkowy funkcji jednej zmiennej

BADANIE PRZEBIEGU ZMIENNOŚCI FUNKCJI

12. FUNKCJE WIELU ZMIENNYCH. z = x + y jest R 2, natomiast jej

Elementy algebry i analizy matematycznej II

Pochodna funkcji. Pochodna funkcji w punkcie. Różniczka funkcji i obliczenia przybliżone. Zastosowania pochodnych. Badanie funkcji.

Ekstrema funkcji dwóch zmiennych

RACHUNEK RÓŻNICZKOWY FUNKCJI JEDNEJ ZMIENNEJ. Wykorzystano: M A T E M A T Y K A Wykład dla studentów Część 1 Krzysztof KOŁOWROCKI

WKLĘSŁOŚĆ I WYPUKŁOŚĆ KRZYWEJ. PUNKT PRZEGIĘCIA.

Rachunek różniczkowy funkcji jednej zmiennej. 1 Obliczanie pochodnej i jej interpretacja geometryczna

Wykład 11 i 12. Informatyka Stosowana. 9 stycznia Informatyka Stosowana Wykład 11 i 12 9 stycznia / 39

Fakt 3.(zastosowanie różniczki do obliczeń przybliżonych) Przy czym błąd, jaki popełniamy zastępując przyrost funkcji

Równania różniczkowe cząstkowe

Programowanie nieliniowe optymalizacja funkcji wielu zmiennych

VIII. Zastosowanie rachunku różniczkowego do badania funkcji. 1. Twierdzenia o wartości średniej. Monotoniczność funkcji.

Zadania z analizy matematycznej - sem. I Pochodne funkcji, przebieg zmienności funkcji

Pochodne funkcji wraz z zastosowaniami - teoria

Ekstrema globalne funkcji

Wykład 13. Informatyka Stosowana. 14 stycznia 2019 Magdalena Alama-Bućko. Informatyka Stosowana Wykład , M.A-B 1 / 34

Równania różniczkowe cząstkowe

Pochodna funkcji jednej zmiennej

Pochodna funkcji wykład 5

1 Funkcje dwóch zmiennych podstawowe pojęcia

Wykład 6, pochodne funkcji. Siedlce

Wykład 4 Przebieg zmienności funkcji. Badanie dziedziny oraz wyznaczanie granic funkcji poznaliśmy na poprzednich wykładach.

Ę Ż ż Ł ź ż ż ż ż

ź Ć Ż

Ż ź Ł

ć ć ć

Ą Ę Ł Ą Ż

Ą ŚĆ Ś Ś Ę ć

ś ś ś ź ć ś ś

ź Ź Ź ć ć ć ź ć ć ć ć ć Ź

ś ść ść ś ść ść ś ś ś ś ść ś ś ś ść ść

Ł

Ę

ś ś ś ś ś ś ś ś ś ś ć ś Ż Ż ć ś ś Ż ć

ć Ę ć Ę ź Ę

Funkcje wielu zmiennych

Funkcja jednej zmiennej - przykładowe rozwiązania 1. Badając przebieg zmienności funkcji postępujemy według poniższego schematu:

ż ć Ę ż ż ż Ń Ł ż ż ż ż ż ż ż ż

f x f y f, jest 4, mianowicie f = f xx f xy f yx

Matematyka z el. statystyki, # 4 /Geodezja i kartografia I/

ROZWIĄZANIA I ODPOWIEDZI

ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI

9. BADANIE PRZEBIEGU ZMIENNOŚCI FUNKCJI

Wykład 10. Funkcje wielu zmiennych

f(x + x) f(x) . x Pochodne ważniejszych funkcji elementarnych (c) = 0 (x α ) = αx α 1, gdzie α R \ Z (sin x) = cos x (cos x) = sin x

IX. Rachunek różniczkowy funkcji wielu zmiennych. 1. Funkcja dwóch i trzech zmiennych - pojęcia podstawowe. - funkcja dwóch zmiennych,

Rachunek różniczkowy funkcji f : R R

Ś Ę Ą Ł Ś Ł Ł Ł Ł Ł Ś Ś Ł Ł Ł Ą Ł Ł Ł Ł Ł Ą Ą Ł

Ą Ł ć Ę ć Ę ć

ć ć Ł ć Ź ć Ł ź ć Ś ć ć Ż Ł Ż ć ż ć

ć Ą Ą Ł Ą

Ę Ż Ż Ż ś ż Ż

ć

Ł ż

ż ć

Ś

ć ż ż ż ź

ź Ą Ę Ę ć Ł ć ć ć ć ć ć ć

ć ć ć ć ć Ł

II. FUNKCJE WIELU ZMIENNYCH

Ż ź Ś Ż

ć ż ż ć Ą ż ż Ł ć Ż ż Ż Ż Ż Ż

Ą Ó Ś ź Ś


Pochodna funkcji. Zastosowania pochodnej. Badanie przebiegu zmienności

ć Ś Ś Ść

Ć ć ć Ś ć

ś ś ś Ł ś

C e l e m c z ę ś c i d y s k u s y j n e j j e s t u ś w i a d o m i e n i e s o b i e, w o p a r c i u o r o z w a ż a n i a P i s m a Ś w.

Ś Ę ŚĆ Ę ź ź ź Ś Ś Ś ć ź Ś ź Ę Ś Ą ź ź ź Ś Ś Ę ź ź

ć Ę ż Ł ź ż ź Ś Ś ź ć Ć ż Ś ż Ś

ć ć ż ć ź ż ż ź ź ŚĆ Ź ź ć Ź ź ź ź ź Ś Ą Ć Ć ć Ź ź

Rachunek różniczkowy funkcji dwóch zmiennych

ź Ś Ó Ó Ż

ć

ż ż ź ć ć ć ć ż

Ł ż Ó Ó ć Ó Ć

ć ć Ą ć Ęć Ó Ą ź ć ć ć ć ź ź Ą ć Ę ć ź ć ć ć ź ć ź ć ć ć Ś Ź ź

ż ż Ż Ł

Ż Ę Ż Ł Ą ź ć ć ć

Ł Ó Ó Ó Ł Ó Ó Ł Ł Ó Ą Ć Ó Ą ć Ó ć ć

ż ż ż ż Ź ż Ą ż ż ż Ś

Ę

Ę Ę ć ć Ę Ą Ę Ą Ę Ę Ę Ę Ę Ę ź Ę Ż Ę Ę Ę Ę ć Ę Ę ć Ę ć

ć ć ć Ó ć Ó ć Ę ć Ł ć Ś ć Ę ć Ą ć ć ć ć ć ć ć

ć ź Ż Ń

Ć Ź ć Ę ć Ę Ć Ź Ź Ć

Ź ć Ż ć ć Ó

Ó Ś Ś ć

Ą Ź ć ć Ó Ó Ć Ć Ś

Ó Ł Ę ź ź ź ć Ó ć

Ł ź Ń

Ń ć Ł Ł Ł ź

ć ć ź ć ć ć Ść ć ź ź ź ć ź Ą ź

ż ń Ł ń ń ż ż ż ż ż

Ś Ę ź Ń

Ś

Ś Ż Ó Ś ż Ó ć ź ż ż Ą

Transkrypt:

Podstaw matematczne (rachunek różniczkow dot. unkcji ciągłch) 1) Pochodna unkcji 1 zmiennej () de. () d ( ) d d d lim h ( h) h ( ) (h) () h UWAGA: () tg(α) tangens kąta nachlenia stcznej Warunki e k s t r e m u m: () w p. : ( ) ( ) (p. przegięcia) ( ) > (min.) ( ) < (ma.) 1

) Różniczka unkcji 1 zmiennej: d De. ponieważ: d () to d ()d d Twierdzenie Różnica międz przrostem unkcji a różniczką unkcji d dzielona przez różniczkę d dąż do zera wraz z tą różniczką: lim d d d Twierdzenie Lagrange a (uogólnienie tw. Rolla) Jeżeli unkcja () jest ciągła w przedziale < a, b > i różniczkowalna w tm przedziale oraz na końcach tego przedziału przjmuje wartości odpowiednio równe (a) i (b) to w przedziale tm istnieje co- najmniej jeden taki punkt c, że: (c) ( b) ( a) b a ( *) c b stczna sieczna a

Wzór Talora (uogólnienie tw. Lagrange a) Zał: h b a; c a υ(b a) a υh, gdzie υ - ułamek właściw; a Ze wzoru wnika (*): (c) stąd: ( b) ( a) b a ( υh) ( h) ( ) h ( h) () h ( υh) wzór Talora z 1-szą pochodną wzór Talora z -gą pochodną Uogólniając: ( h) () ( h) () ( h) () '( ) 1! '( ) 1! h h ''( )! ''( )! h '( ) 1! h h ''( ϑh) h! '''( ϑh) h 3 3! n h n-1 ( 1) ( ) ( n 1)! z 3-cią pochodną ( ) n ( ϑh) h n n! 3) Badanie przebiegu zmienności unkcji jednej zmiennej (Procedur etap postępowania) określoność () dla którch mianownik miejsca zerowe () dla którch () punkt nieciągłości () poszukiwanie asmptot 3

pionowa: c gdzie: lim ( ) ukośna: a b oraz: gdzie: lim c ( ) lim () a b Badanie ekstremów oraz monotoniczności () a () oraz () gd () > minimum gd () < maksimum badanie punktów przegięcia, wklęsłości oraz wpukłości () () jest wklęsła ( ) ; punkt przegięcia () jest wpukła () jest ciągła i wklęsła w p. ( ) > () jest ciągła i wpukła w p. ( ) < () posiada punkt przegięcia w p. ( ) i ( ) tabela wkres () 4

4) Pochodna unkcji -zmiennch (,) - pochodna cząstkowa (, ) Powierzchnia z (, ) Y X D stczna stczna tg α const 5

6 1 sza pochodna cząstkowa unkcji z (,) De: ), ( ), ( lim ), ( ), ( lim ga pochodna cząstkowa unkcji z (, ) ( pochodne unkcji: oraz ) De: oraz: i pochodne cząstkowe mieszane Twierdzenie Schwarca Jeżeli istnieją pochodne cząstkowe mieszane i są one ciągłe w obszarze D, to są one sobie równe: 5) Różniczka z u p e ł n a unkcji z(, ) De. dz d d

Pt: kied dz P(, )d Q(, )d jest różniczką z u p e ł n ą? Odp: gd P Q wniosek z tw. Schwarca UWAGA: Funkcja złożona z (u,v) gdzie u u[] i v v[] z (u[],v[]) 6) Różniczka zupełna unkcji złożonej dz ( u, v) u du ( u, v) v dv d d dz d ( u, v) u du d ( u, v) v dv d (*) Pochodna unkcji z ł o ż o n e j Szczególne przpadki (*) (a p l i k a c j e) a) v const. Wted (u[],v[]) (u[],const.) (u[]). złożona dv więc (*) : dz du d d u d v d du du d pochodna zewnętrzna raz wewnętrzna (znan wzór) c.n.d. 7

b) v () oraz u. Wted (u[], v[]) (, []) 1-sza pochodna (, []) więc (*) dz d d d d d szczególn przpadek: z unkcja uwikłana w tm przpadku jest to unkcja jednej zmiennej. 1-sza pochodna (, []) Wted : Stąd: - Jest to ogóln wzór na obliczanie pochodnej unkcji jednowmiarowej. - ga pochodna (,[]) d d ' ' ( ' ) ' ' Warunki istnienia ekstremum unkcji uwikłanej: (,[]) : 1) ) ' ; ( ' ) ' '. 8

7) Klasikacja unkcji zmiennch a) krzwe przestrzenne ( płaszczznę przecinają w skończonej liczbie punktów śladem są punkt) ; b) powierzchnie (płaszczznę przecinają w nieskończonej ilości punktów śladem jest krzwa ) I n t e r e s u j e m s i ę k l a s ą p o w i e r z c h n i b) Postać uwikłana: F(,, z) N r Pł. stczna α M(,,z ) F(,, z) Prosta l 1 Prosta m Linie leżące na pow. F(,,z) w postaci parametrcznej: oraz są postaci: (t); (t); z(t) 1 9

Ponieważ leżą na powierzchni, zatem je s p e ł n i a j ą: d F[(t),(t),z(t)] dt F d dt F d dt F z dz dt ; (*) Sugeruje postać i l o c z n u s k a l a r n e g o wektorów: N r r F r r F F ; z r d dt r d dt r dz dt ; oraz S r ; ; ( ' ; '; z) r r r Z (*) wnika, że N r S r N r - wektor normaln do pł. α stcznej do pow. F[(t),(t),z(t)] S r - wektor prostej stcznej ( leżącej na pł. stcznej α ) Jeżeli p. M( ; ;z ) leż na powierzchni F[(t),(t),z(t)], wted: F (- ) F (- ) F z (z-z ) pł. stczna w p. M ; ' ' z z z' prosta stczna l F M F M z z F z prosta normalna m M Patrz: ANEKS Ekstremum F[(t),(t),z(t)] w p. M( ; ;z ) Problem l o k a l n o ś c i ekstremum W szczególności unkcja uwikłana F[(t),(t),z(t)] może wstapić w postaci jawnej : F(,) z (,) 1

F (- ) (- ) F F z (z-z ) musi bć do pł. o stąd: F F w a r u n e k k o n i e c z n Ekstremum lokalne wstępuje w tzw. punktach stacionarnch (spełniającch w a r u n e k k o n i e c z n ) Oznacznia: ; ; ; ; Oraz H(,) hesjan Twierdzenie Jeżeli unkcja z (,) jest klas C (posiada 1 i pochodną ciągłą) w otoczeniu p. M, i jeżeli (M), (M) oraz H(M) >, to unkcja z (,) w p. M posiada ekstremum l o k a l n e: > min. l o k a l n e < ma. l o k a l n e Ekstremum a b s o l u t n e uzskuje się badając wartości (,) na brzegu tego obszaru, a następnie porównuje się je z wartościami ekstremum l o k a l n e g o. ANEKS 11

Równanie prostej na płaszczźnie: n AP stąd: dla a ( ) b( ) c a b mam: a b c 1

N[a,b, c] A( o, o, z o ) P(,, z) Równanie płaszczzn w przestrzeni: N AP stąd: dla mam: a ( d ) b( ) c( z z ) a b c a b cz d Równanie prostej w przestrzeni: 13

14 z Równanie prostej w przestrzeni: γ β α z z Z rs. wnika, że: u N N 1 1 1 1 1 d z c b a d z c b a Rozwiązanie tego układu jest poszukiwanm miejscem geometrcznm. N 1 [a 1,b 1,c 1 ] N [a,b,c ] u[α,β,γ] A( o, o, z o )