Слайд 2
Содержание:
1.Из истории
2.Понятие производной
3.Дифференцируемость
4.Замечания
5.Геометрический и физический смысл производной
6.Производные высших
порядков
7.Способы записи производных
8.Примеры
9.Правила дифференцирования
10.Вывод
11.Интернет-ресурсы
Слайд 3
Из истории:
В истории математики традиционно выделяются несколько этапов
развития математических знаний:
Формирование понятия геометрической фигурыФормирование понятия геометрической фигуры
и числа как идеализации реальных объектов и множеств однородных объектов. Появление счёта и измерения, которые позволили сравнивать различные числа, длины, площади и объёмы.
Изобретение арифметических операций. Накопление эмпирическим путём (методом проб и ошибок) знаний о свойствах арифметических действий, о способах измерения площадей и объёмовИзобретение арифметических операций. Накопление эмпирическим путём (методом проб и ошибок) знаний о свойствах арифметических действий, о способах измерения площадей и объёмов простых фигур и тел. В этом направлении далеко продвинулись шумеро-вавилонскиеИзобретение арифметических операций. Накопление эмпирическим путём (методом проб и ошибок) знаний о свойствах арифметических действий, о способах измерения площадей и объёмов простых фигур и тел. В этом направлении далеко продвинулись шумеро-вавилонские, китайскиеИзобретение арифметических операций. Накопление эмпирическим путём (методом проб и ошибок) знаний о свойствах арифметических действий, о способах измерения площадей и объёмов простых фигур и тел. В этом направлении далеко продвинулись шумеро-вавилонские, китайские и индийские математики древности.
Появление в древней ГрецииПоявление в древней Греции дедуктивной математической системы, показавшей, как получать новые математические истины на основе уже имеющихся. Венцом достижений древнегреческой математики стали «Начала» Евклида, игравшие роль стандарта математической строгости в течение двух тысячелетий.
Математики стран ислама не только сохранили античные достижения, но и смогли осуществить их синтез с открытиями индийских математиков, которые в теории чисел продвинулись дальше греков.
В XVI—XVIII веках возрождается и уходит далеко вперёд европейская математика. Её концептуальной основой в этот период являлась уверенность в том, что математические модели являются своего рода идеальным скелетом Вселенной[L 1]В XVI—XVIII веках возрождается и уходит далеко вперёд европейская математика. Её концептуальной основой в этот период являлась уверенность в том, что математические модели являются своего рода идеальным скелетом Вселенной[L 1], и поэтому открытие математических истин является одновременно открытием новых свойств реального мира. Главным успехом на этом пути стала разработка математических моделей зависимости (функцияВ XVI—XVIII веках возрождается и уходит далеко вперёд европейская математика. Её концептуальной основой в этот период являлась уверенность в том, что математические модели являются своего рода идеальным скелетом Вселенной[L 1], и поэтому открытие математических истин является одновременно открытием новых свойств реального мира. Главным успехом на этом пути стала разработка математических моделей зависимости (функция) и ускоренного движения (анализ бесконечно малыхВ XVI—XVIII веках возрождается и уходит далеко вперёд европейская математика. Её концептуальной основой в этот период являлась уверенность в том, что математические модели являются своего рода идеальным скелетом Вселенной[L 1], и поэтому открытие математических истин является одновременно открытием новых свойств реального мира. Главным успехом на этом пути стала разработка математических моделей зависимости (функция) и ускоренного движения (анализ бесконечно малых). Все естественные науки были перестроены на базе новооткрытых математических моделей, и это привело к колоссальному их прогрессу.
В XIX—XX веках становится понятно, что взаимоотношение математики и реальности далеко не столь просто, как ранее казалось. Не существует общепризнанного ответа на своего рода «основной вопрос философии математики»[L 2]В XIX—XX веках становится понятно, что взаимоотношение математики и реальности далеко не столь просто, как ранее казалось. Не существует общепризнанного ответа на своего рода «основной вопрос философии математики»[L 2]: найти причину «непостижимой эффективности математики в естественных науках»[L 3]В XIX—XX веках становится понятно, что взаимоотношение математики и реальности далеко не столь просто, как ранее казалось. Не существует общепризнанного ответа на своего рода «основной вопрос философии математики»[L 2]: найти причину «непостижимой эффективности математики в естественных науках»[L 3]. В этом, и не только в этом, отношении математики разделились на множество дискутирующих школ. Наметилось несколько опасных тенденций[L 4]: чрезмерно узкая специализация, изоляция от практических задач и др. В то же время мощь математики и её престиж, поддержанный эффективностью применения, высоки как никогда прежде
Слайд 4
Понятие производной:
Производной функции f в точке x называется
число,к которому стремится разностное отношение.
Слайд 5
Дифференцируемость
Производная f'(x0) функции f в точке x0, будучи
пределом, может не существовать или существовать и быть конечной
или бесконечной. Функция f является дифференцируемой в точке x0 тогда и только тогда, когда её производная в этой точке существует и конечна:
Для дифференцируемой в x0 функции f в окрестности U(x0) справедливо представление
f(x) = f(x0) + f'(x0)(x − x0) + o(x − x0)
Слайд 6
Замечания
Назовём Δx = x − x0 приращением аргумента
функции, а Δy = f(x0 + Δx) − f(x0)
приращением значения функции в точке x0. Тогда
Пусть функция имеет конечную производную в каждой точке Тогда определена произво́дная фу́нкция
Функция, имеющая конечную производную в точке, непрерывна в ней. Обратное не всегда верно.
Если производная функция сама является непрерывной, то функцию f называют непреры́вно дифференци́руемой и пишут:
Слайд 7
Геометрический и физический смысл производной
Геометрический смысл производной. На
графике функцииГеометрический смысл производной. На графике функции выбирается абсцисса
x0 и вычисляется соответствующая ордината f(x0). В окрестности точки x0 выбирается произвольная точка x. Через соответствующие точки на графике функции F проводится секущая (первая светло-серая линия C5). Расстояние Δx = x — x0 устремляется к нулю, в результате секущая переходит в касательную устремляется к нулю, в результате секущая переходит в касательную (постепенно темнеющие линии C5 — C1). Тангенс угла α наклона этой касательной — и есть производная в точке x0.
Слайд 8
Производные высших порядков
Понятие производной произвольного порядка задаётся рекуррентно.
Полагаем
Если функция f дифференцируема в x0, то производная
первого порядка определяется соотношением
Пусть теперь производная n-го порядка f(n) определена в некоторой окрестности точки x0 и дифференцируема. Тогда
Слайд 9
Способы записи производных
В зависимости от целей, области применения
и используемого математического аппарата используют различные способы записи производных.
Так, производная n-го порядка может быть записана в нотациях:
Лагранжа f(n)(x0), при этом для малых n часто используют штрихи и римские цифры:
f(1)(x0) = f'(x0) = fI(x0),
f(2)(x0) = f''(x0) = fII(x0),
f(3)(x0) = f'''(x0) = fIII(x0),
f(4)(x0) = fIV(x0), и т. д.
Такая запись удобна своей краткостью и широко распространена;
Лейбница, удобная наглядной записью отношения бесконечно малых:
Ньютона, которая часто используется в механике для производной по времени функции координаты (для пространственной производной чаще используют запись Лагранжа). Порядок производной обозначается числом точек над функцией, например:
— производная первого порядка x по t при t = t0, или — вторая производная f по x в точке x0 и т.д.
ЭйлераЭйлера, использующая дифференциальный операторЭйлера, использующая дифференциальный оператор (строго говоря, дифференциальное выражение, пока не введено соответствующее функциональное пространство), и потому удобная в вопросах, связанных с функциональным анализом: ,
Конечно, при этом надо не забывать, что служат все они для обозначения одних и те же объектов:
Слайд 10
Примеры:
Пусть f(x) = x2. Тогда
Пусть f(x)
= | x | . Тогда если то
f'(x0) = sgnx0,
где sgn обозначает функцию знака. Если x0 = 0, то а
следовательно f'(x0) не существует
Слайд 11
Правила дифференцирования
Операция нахождения производной называется дифференцированием. При выполнении
этой операции часто приходится работать с частными, суммами, произведениями
функций, а также с «функциями функций», то есть сложными функциями. Исходя из определения производной, можно вывести правила дифференцирования, облегчающие эту работу.
(производная суммы равна сумме производных)
(отсюда, в частности, следует, что производная произведения функции и константы равна произведению производной этой функции на константу)
Если функция задана параметрически:
то,
Слайд 12
Вывод:
Производная использовалась с глубоких времен,и применяется до сих
пор,в наши дни.
Производная одно из основных понятий дифференциального исчисления.