Sejak anda datang ke sini, anda mungkin sudah melihat formula ini dalam buku teks

dan buat muka seperti ini:

Kawan, jangan risau! Sebenarnya, semuanya sangat keterlaluan. Anda pasti akan memahami segala-galanya. Hanya satu permintaan - baca artikel perlahan-lahan, cuba fahami setiap langkah. Saya menulis semudah dan sejelas mungkin, tetapi anda masih perlu memahami idea itu. Dan pastikan anda menyelesaikan tugasan dari artikel itu.

Apakah fungsi kompleks?

Bayangkan anda berpindah ke apartmen lain dan oleh itu mengemas barang ke dalam kotak besar. Katakan anda perlu mengumpul beberapa barang kecil, contohnya, bahan penulisan sekolah. Jika anda hanya membuangnya ke dalam kotak besar, mereka akan tersesat antara lain. Untuk mengelakkan ini, anda mula-mula meletakkannya, sebagai contoh, dalam beg, yang kemudian anda masukkan ke dalam kotak besar, selepas itu anda mengelaknya. Proses "kompleks" ini dibentangkan dalam rajah di bawah:

Nampaknya, apa kaitan matematik dengannya? Ya, walaupun pada hakikatnya fungsi kompleks dibentuk dengan cara yang TEPAT SAMA! Hanya kami "mengemas" bukan buku nota dan pen, tetapi \(x\), manakala "pakej" dan "kotak" berbeza.

Sebagai contoh, mari kita ambil x dan "bungkus" ke dalam fungsi:

Akibatnya, kita mendapat, sudah tentu, \(\cos⁡x\). Ini adalah "beg barang" kami. Sekarang mari letakkannya dalam "kotak" - bungkusnya, sebagai contoh, ke dalam fungsi padu.

Apakah yang akan berlaku pada akhirnya? Ya, betul, akan ada "beg benda dalam kotak", iaitu, "kosinus X kubus."

Reka bentuk yang dihasilkan adalah fungsi yang kompleks. Ia berbeza daripada yang mudah dalam hal itu BEBERAPA "pengaruh" (pakej) digunakan pada satu X berturut-turut dan ternyata seolah-olah "fungsi daripada fungsi" - "pembungkusan dalam pembungkusan".

Dalam kursus sekolah terdapat sangat sedikit jenis "pakej" ini, hanya empat:

Mari kita "bungkus" X dahulu ke dalam fungsi eksponen dengan asas 7, dan kemudian ke dalam fungsi trigonometri. Kita mendapatkan:

\(x → 7^x → tg⁡(7^x)\)

Sekarang mari "bungkus" X dua kali ke dalam fungsi trigonometri, pertama dalam , dan kemudian dalam:

\(x → sin⁡x → cotg⁡ (sin⁡x)\)

Mudah, kan?

Sekarang tulis fungsi sendiri, di mana x:
- mula-mula ia "dibungkus" ke dalam kosinus, dan kemudian ke dalam fungsi eksponen dengan asas \(3\);
- pertama kepada kuasa kelima, dan kemudian kepada tangen;
- pertama kepada logaritma kepada asas \(4\) , kemudian ke kuasa \(-2\).

Cari jawapan untuk tugasan ini di akhir artikel.

Bolehkah kita "membungkus" X bukan dua, tetapi tiga kali? Tiada masalah! Dan empat, dan lima, dan dua puluh lima kali. Di sini, sebagai contoh, ialah fungsi di mana x "dibungkus" \(4\) kali:

\(y=5^(\log_2⁡(\sin⁡(x^4)))\)

Tetapi formula sedemikian tidak akan dijumpai dalam latihan sekolah (pelajar lebih bertuah - mereka mungkin lebih rumit☺).

"Membongkar" fungsi yang kompleks

Lihat semula fungsi sebelumnya. Bolehkah anda mengetahui urutan "pembungkusan"? Apa X disumbat ke dalam dahulu, apa kemudian, dan seterusnya sehingga akhir. Iaitu, fungsi yang manakah bersarang di dalamnya? Ambil sekeping kertas dan tulis apa yang anda fikirkan. Anda boleh melakukan ini dengan rantai dengan anak panah seperti yang kami tulis di atas atau dengan cara lain.

Sekarang jawapan yang betul ialah: pertama, x telah "dibungkus" ke dalam kuasa \(4\), kemudian hasilnya dimasukkan ke dalam sinus, ia, seterusnya, diletakkan ke dalam logaritma ke pangkalan \(2\) , dan akhirnya keseluruhan pembinaan ini disumbat ke dalam kuasa lima.

Iaitu, anda perlu melonggarkan urutan DALAM URUTAN TERBALIK. Dan inilah petunjuk tentang cara melakukannya dengan lebih mudah: segera lihat X - anda harus menari daripadanya. Mari lihat beberapa contoh.

Sebagai contoh, berikut ialah fungsi berikut: \(y=tg⁡(\log_2⁡x)\). Kami melihat X - apa yang berlaku padanya dahulu? Diambil daripadanya. Dan kemudian? Tangen hasil diambil. Urutannya akan sama:

\(x → \log_2⁡x → tg⁡(\log_2⁡x)\)

Contoh lain: \(y=\cos⁡((x^3))\). Mari analisa - mula-mula kita potong X, dan kemudian ambil kosinus hasilnya. Ini bermakna urutannya ialah: \(x → x^3 → \cos⁡((x^3))\). Beri perhatian, fungsi itu nampaknya serupa dengan yang pertama (di mana ia mempunyai gambar). Tetapi ini adalah fungsi yang sama sekali berbeza: di sini dalam kubus ialah x (iaitu, \(\cos⁡((x·x·x)))\), dan di sana dalam kubus ialah kosinus \(x\) ( iaitu \(\cos⁡ x·\cos⁡x·\cos⁡x\)). Perbezaan ini timbul daripada urutan "pembungkusan" yang berbeza.

Contoh terakhir (dengan maklumat penting di dalamnya): \(y=\sin⁡((2x+5))\). Jelas apa yang mereka lakukan di sini dahulu operasi aritmetik dengan x, kemudian ambil sinus hasil: \(x → 2x+5 → \sin⁡((2x+5))\). Dan ini perkara penting: walaupun pada hakikatnya operasi aritmetik bukanlah fungsi dalam diri mereka sendiri, di sini mereka juga bertindak sebagai cara "membungkus". Mari kita mendalami sedikit tentang kehalusan ini.

Seperti yang saya katakan di atas, dalam fungsi mudah x "dibungkus" sekali, dan dalam fungsi kompleks - dua atau lebih. Selain itu, sebarang gabungan fungsi mudah (iaitu jumlah, perbezaan, pendaraban atau pembahagian) adalah juga fungsi mudah. Sebagai contoh, \(x^7\) ialah fungsi mudah dan begitu juga \(ctg x\). Ini bermakna bahawa semua kombinasi mereka adalah fungsi mudah:

\(x^7+ ctg x\) - mudah,
\(x^7· katil bayi x\) – ringkas,
\(\frac(x^7)(ctg x)\) – mudah, dsb.

Walau bagaimanapun, jika satu lagi fungsi digunakan pada gabungan sedemikian, ia akan menjadi fungsi yang kompleks, kerana akan terdapat dua "pakej". Lihat rajah:

Okay, teruskan sekarang. Tulis urutan fungsi "membungkus":
\(y=cos(⁡(sin⁡x))\)
\(y=5^(x^7)\)
\(y=arctg⁡(11^x)\)
\(y=log_2⁡(1+x)\)
Jawapannya sekali lagi di penghujung artikel.

Fungsi dalaman dan luaran

Mengapa kita perlu memahami fungsi bersarang? Apa yang diberikan ini kepada kita? Hakikatnya ialah tanpa analisis sedemikian, kita tidak akan dapat mencari derivatif bagi fungsi yang dibincangkan di atas dengan pasti.

Dan untuk meneruskan, kita memerlukan dua lagi konsep: fungsi dalaman dan luaran. Ini sangat perkara yang mudah, lebih-lebih lagi, sebenarnya, kami telah menganalisisnya di atas: jika kami mengingati analogi kami pada awalnya, maka fungsi dalaman adalah "pakej", dan fungsi luaran adalah "kotak". Itu. apa yang X "dibalut" dahulu ialah fungsi dalaman, dan fungsi dalaman yang "dibalut" sudah pun luaran. Nah, jelas sebabnya - dia berada di luar, itu bermakna luaran.

Dalam contoh ini: \(y=tg⁡(log_2⁡x)\), fungsi \(\log_2⁡x\) ialah dalaman dan
- luaran.

Dan dalam ini: \(y=\cos⁡((x^3+2x+1))\), \(x^3+2x+1\) ialah dalaman dan
- luaran.

Lengkapkan amalan terakhir menganalisis fungsi kompleks, dan akhirnya mari kita beralih kepada tujuan kita semua bermula - kita akan mencari derivatif fungsi kompleks:

Isikan tempat kosong dalam jadual:

Terbitan fungsi kompleks

Bravo kepada kami, kami akhirnya sampai kepada "bos" topik ini - sebenarnya, terbitan fungsi kompleks, dan khususnya, kepada formula yang sangat dahsyat itu dari awal artikel.☺

\((f(g(x)))"=f"(g(x))\cdot g"(x)\)

Formula ini berbunyi seperti ini:

Terbitan bagi fungsi kompleks adalah sama dengan hasil derivatif fungsi luaran berkenaan dengan fungsi dalaman malar dan terbitan fungsi dalaman.

Dan segera lihat gambarajah penghuraian, mengikut perkataan, supaya anda memahami apa yang perlu dilakukan dengan apa:

Saya harap istilah "derivatif" dan "produk" tidak menyebabkan sebarang kesulitan. "Fungsi kompleks" - kami telah menyelesaikannya. Tangkapan adalah dalam "terbitan fungsi luaran berkenaan dengan fungsi dalaman yang berterusan." Apa ini?

Jawapan: Ini ialah terbitan biasa bagi fungsi luaran, di mana hanya fungsi luaran berubah, dan fungsi dalaman kekal sama. Masih tidak jelas? Baiklah, mari kita gunakan contoh.

Mari kita mempunyai fungsi \(y=\sin⁡(x^3)\). Adalah jelas bahawa fungsi dalaman di sini ialah \(x^3\), dan luaran
. Sekarang mari kita cari terbitan luaran berkenaan dengan bahagian dalam yang berterusan.

Bukti formula untuk terbitan fungsi kompleks diberikan. Kes apabila fungsi kompleks bergantung pada satu atau dua pembolehubah dipertimbangkan secara terperinci. Generalisasi dibuat kepada kes bilangan pembolehubah yang sewenang-wenangnya.

Di sini kami menyediakan terbitan formula berikut untuk terbitan fungsi kompleks.
Jika , maka
.
Jika , maka
.
Jika , maka
.

Terbitan fungsi kompleks daripada satu pembolehubah

Biarkan fungsi pembolehubah x diwakili sebagai fungsi kompleks dalam bentuk berikut:
,
di mana terdapat beberapa fungsi. Fungsi ini boleh dibezakan untuk beberapa nilai pembolehubah x. Fungsi ini boleh dibezakan pada nilai pembolehubah.
Kemudian fungsi kompleks (komposit) boleh dibezakan pada titik x dan terbitannya ditentukan oleh formula:
(1) .

Formula (1) juga boleh ditulis seperti berikut:
;
.

Bukti

Mari kita perkenalkan notasi berikut.
;
.
Di sini terdapat fungsi pembolehubah dan , terdapat fungsi pembolehubah dan . Tetapi kita akan meninggalkan hujah-hujah fungsi ini supaya tidak mengacaukan pengiraan.

Oleh kerana fungsi dan boleh dibezakan pada titik x dan , masing-masing, maka pada titik ini terdapat terbitan bagi fungsi ini, iaitu had berikut:
;
.

Pertimbangkan fungsi berikut:
.
Untuk nilai tetap pembolehubah u, ialah fungsi . Ia adalah jelas bahawa
.
Kemudian
.

Oleh kerana fungsi itu ialah fungsi boleh dibezakan pada titik itu, ia berterusan pada titik itu. sebab tu
.
Kemudian
.

Sekarang kita dapati derivatifnya.

.

Formulanya terbukti.

Akibat

Jika fungsi pembolehubah x boleh diwakili sebagai fungsi kompleks bagi fungsi kompleks
,
maka terbitannya ditentukan oleh formula
.
Di sini , dan terdapat beberapa fungsi yang boleh dibezakan.

Untuk membuktikan formula ini, kita mengira secara berurutan derivatif menggunakan peraturan untuk membezakan fungsi kompleks.
Pertimbangkan fungsi kompleks
.
Derivatifnya
.
Pertimbangkan fungsi asal
.
Derivatifnya
.

Terbitan fungsi kompleks daripada dua pembolehubah

Sekarang biarkan fungsi kompleks bergantung pada beberapa pembolehubah. Mula-mula mari kita lihat kes fungsi kompleks dua pembolehubah.

Biarkan fungsi bergantung pada pembolehubah x diwakili sebagai fungsi kompleks dua pembolehubah dalam bentuk berikut:
,
di mana
dan terdapat fungsi boleh beza untuk beberapa nilai pembolehubah x;
- fungsi dua pembolehubah, boleh dibezakan pada titik , . Kemudian fungsi kompleks ditakrifkan dalam kejiranan tertentu titik dan mempunyai derivatif, yang ditentukan oleh formula:
(2) .

Bukti

Oleh kerana fungsi dan boleh dibezakan pada titik, ia ditakrifkan dalam kejiranan tertentu titik ini, berterusan pada titik, dan terbitannya wujud pada titik, iaitu had berikut:
;
.
Di sini
;
.
Oleh kerana kesinambungan fungsi ini pada satu titik, kami mempunyai:
;
.

Oleh kerana fungsi boleh dibezakan pada titik, ia ditakrifkan dalam kejiranan tertentu pada titik ini, berterusan pada titik ini, dan kenaikannya boleh ditulis dalam bentuk berikut:
(3) .
Di sini

- kenaikan fungsi apabila hujahnya ditambah dengan nilai dan ;
;

- terbitan separa bagi fungsi berkenaan dengan pembolehubah dan .
Untuk nilai tetap dan , dan merupakan fungsi pembolehubah dan . Mereka cenderung kepada sifar pada dan:
;
.
Sejak dan , kemudian
;
.

Kenaikan fungsi:

. :
.
Mari kita gantikan (3):



.

Formulanya terbukti.

Terbitan fungsi kompleks daripada beberapa pembolehubah

Kesimpulan di atas dengan mudah boleh digeneralisasikan kepada kes apabila bilangan pembolehubah fungsi kompleks adalah lebih daripada dua.

Contohnya, jika f ialah fungsi tiga pembolehubah, Itu
,
di mana
, dan terdapat fungsi boleh dibezakan untuk beberapa nilai pembolehubah x;
- fungsi boleh beza bagi tiga pembolehubah pada titik , , .
Kemudian, daripada definisi kebolehbezaan fungsi, kita mempunyai:
(4)
.
Kerana, kerana kesinambungan,
; ; ,
Itu
;
;
.

Membahagikan (4) dengan dan melepasi had, kami memperoleh:
.

Dan akhirnya, mari kita pertimbangkan kes yang paling umum.
Biarkan fungsi pembolehubah x diwakili sebagai fungsi kompleks bagi n pembolehubah dalam bentuk berikut:
,
di mana
terdapat fungsi boleh dibezakan untuk beberapa nilai pembolehubah x;
- fungsi boleh beza bagi n pembolehubah pada satu titik
, , ... , .
Kemudian
.

Selepas penyediaan artileri awal, contoh dengan 3-4-5 fungsi sarang akan menjadi kurang menakutkan. Mungkin dua contoh berikut akan kelihatan rumit kepada sesetengah orang, tetapi jika anda memahaminya (seseorang akan menderita), maka hampir semua perkara lain dalam kalkulus pembezaan Ia akan kelihatan seperti jenaka kanak-kanak.

Contoh 2

Cari terbitan bagi suatu fungsi

Seperti yang telah dinyatakan, apabila mencari derivatif fungsi kompleks, pertama sekali, adalah perlu Betul FAHAM pelaburan anda. Dalam kes di mana terdapat keraguan, saya mengingatkan anda helah yang berguna: kami mengambil nilai percubaan "x", sebagai contoh, dan cuba (secara mental atau dalam draf) untuk menggantikan nilai yang diberikan menjadi "ungkapan yang mengerikan".

1) Mula-mula kita perlu mengira ungkapan, yang bermaksud jumlahnya ialah pembenaman terdalam.

2) Kemudian anda perlu mengira logaritma:

4) Kemudian kubus kosinus:

5) Pada langkah kelima perbezaannya:

6) Dan akhirnya, fungsi paling luar ialah Punca kuasa dua:

Formula untuk membezakan fungsi kompleks akan digunakan dalam susunan terbalik, daripada fungsi paling luar kepada paling dalam. Kami membuat keputusan:

Nampaknya tanpa ralat:

1) Ambil terbitan punca kuasa dua.

2) Ambil terbitan perbezaan menggunakan peraturan

3) Terbitan bagi rangkap tiga ialah sifar. Dalam istilah kedua kita mengambil terbitan darjah (kubus).

4) Ambil terbitan kosinus.

6) Dan akhirnya, kami mengambil terbitan daripada pembenaman terdalam.

Ia mungkin kelihatan terlalu sukar, tetapi ini bukanlah contoh yang paling kejam. Ambil, sebagai contoh, koleksi Kuznetsov dan anda akan menghargai semua keindahan dan kesederhanaan terbitan yang dianalisis. Saya perasan bahawa mereka suka memberikan perkara yang sama dalam peperiksaan untuk menyemak sama ada pelajar memahami cara mencari terbitan fungsi kompleks atau tidak faham.

Contoh berikut adalah untuk keputusan bebas.

Contoh 3

Cari terbitan bagi suatu fungsi

Petunjuk: Mula-mula kita menggunakan peraturan lineariti dan peraturan pembezaan produk

Penyelesaian penuh dan jawapan pada akhir pelajaran.

Sudah tiba masanya untuk beralih kepada sesuatu yang lebih kecil dan lebih bagus.
Ia bukan sesuatu yang luar biasa untuk contoh untuk menunjukkan produk bukan dua, tetapi tiga fungsi. Bagaimana untuk mencari terbitan hasil darab tiga faktor?

Contoh 4

Cari terbitan bagi suatu fungsi

Mula-mula kita lihat, adakah mungkin untuk menukar hasil darab tiga fungsi kepada hasil darab dua fungsi? Sebagai contoh, jika kita mempunyai dua polinomial dalam produk, maka kita boleh membuka kurungan. Tetapi dalam contoh yang sedang dipertimbangkan, semua fungsi adalah berbeza: darjah, eksponen dan logaritma.

Dalam kes sedemikian adalah perlu secara berurutan gunakan peraturan pembezaan produk dua kali

Caranya ialah dengan "y" kita menandakan hasil darab dua fungsi: , dan dengan "ve" kita menandakan logaritma: . Mengapa ini boleh dilakukan? Adakah ia benar-benar - ini bukan hasil dua faktor dan peraturan itu tidak berfungsi?! Tidak ada yang rumit:

Kini ia kekal untuk menggunakan peraturan untuk kali kedua untuk kurungan:

Anda masih boleh terpesong dan mengeluarkan sesuatu daripada kurungan, tetapi masuk dalam kes ini Adalah lebih baik untuk meninggalkan jawapan dalam borang ini - ia akan menjadi lebih mudah untuk menyemak.

Contoh yang dipertimbangkan boleh diselesaikan dengan cara kedua:

Kedua-dua penyelesaian adalah benar-benar setara.

Contoh 5

Cari terbitan bagi suatu fungsi

Ini adalah contoh untuk penyelesaian bebas; dalam sampel ia diselesaikan menggunakan kaedah pertama.

Mari kita lihat contoh serupa dengan pecahan.

Contoh 6

Cari terbitan bagi suatu fungsi

Terdapat beberapa cara yang anda boleh pergi di sini:

Atau seperti ini:

Tetapi penyelesaiannya akan ditulis dengan lebih padat jika kita mula-mula menggunakan peraturan pembezaan hasil bagi , mengambil untuk keseluruhan pengangka:

Pada prinsipnya, contoh itu diselesaikan, dan jika dibiarkan begitu, ia tidak akan menjadi ralat. Tetapi jika anda mempunyai masa, anda dinasihatkan untuk menyemak draf untuk melihat sama ada jawapannya boleh dipermudahkan?

Mari kita kurangkan ungkapan pengangka kepada penyebut biasa dan singkirkan pecahan tiga tingkat:

Kelemahan penyederhanaan tambahan ialah terdapat risiko membuat kesilapan bukan apabila mencari derivatif, tetapi semasa transformasi sekolah cetek. Sebaliknya, guru sering menolak tugasan dan meminta untuk "mengingatkannya" terbitan.

Contoh yang lebih mudah untuk diselesaikan sendiri:

Contoh 7

Cari terbitan bagi suatu fungsi

Kami terus menguasai kaedah mencari derivatif, dan kini kami akan mempertimbangkan kes biasa apabila logaritma "mengerikan" dicadangkan untuk pembezaan

Tahap pertama

Terbitan fungsi. Panduan Komprehensif (2019)

Cuba kita bayangkan jalan lurus yang melalui kawasan berbukit. Iaitu, ia naik dan turun, tetapi tidak membelok ke kanan atau kiri. Jika paksi diarahkan secara mendatar di sepanjang jalan dan menegak, maka garisan jalan akan sangat serupa dengan graf beberapa fungsi berterusan:

Paksi adalah tahap ketinggian sifar tertentu; dalam kehidupan kita menggunakan paras laut sebagainya.

Semasa kita bergerak ke hadapan di sepanjang jalan sedemikian, kita juga bergerak ke atas atau ke bawah. Kita juga boleh mengatakan: apabila hujah berubah (pergerakan sepanjang paksi abscissa), nilai fungsi berubah (pergerakan sepanjang paksi ordinat). Sekarang mari kita fikirkan bagaimana untuk menentukan "kecuraman" jalan kita? Apakah jenis nilai ini? Ia sangat mudah: berapa banyak ketinggian akan berubah apabila bergerak ke hadapan pada jarak tertentu. Sesungguhnya, pada bahagian jalan yang berbeza, bergerak ke hadapan (di sepanjang paksi-x) sejauh satu kilometer, kita akan naik atau turun dengan kuantiti yang berbeza meter berbanding paras laut (di sepanjang paksi ordinat).

Mari kita nyatakan kemajuan (baca "delta x").

Huruf Yunani (delta) biasanya digunakan dalam matematik sebagai awalan yang bermaksud "perubahan". Iaitu - ini adalah perubahan dalam kuantiti, - perubahan; kemudian apa itu? Betul, perubahan magnitud.

Penting: ungkapan ialah satu keseluruhan, satu pembolehubah. Jangan sekali-kali memisahkan "delta" daripada "x" atau mana-mana huruf lain! Iaitu, sebagai contoh,.

Jadi, kami telah bergerak ke hadapan, secara mendatar, dengan. Jika kita membandingkan garis jalan dengan graf fungsi, maka bagaimana kita menyatakan kenaikan? Pastinya, . Iaitu, apabila kita bergerak ke hadapan, kita meningkat lebih tinggi.

Nilainya mudah dikira: jika pada mulanya kita berada pada ketinggian, dan selepas bergerak kita mendapati diri kita berada pada ketinggian, maka. Jika titik akhir lebih rendah daripada titik permulaan, ia akan menjadi negatif - ini bermakna kita tidak menaik, tetapi menurun.

Mari kembali ke "kecuraman": ini ialah nilai yang menunjukkan berapa banyak (curam) ketinggian meningkat apabila bergerak ke hadapan satu unit jarak:

Mari kita anggap bahawa pada beberapa bahagian jalan, apabila bergerak ke hadapan sejauh satu kilometer, jalan itu naik satu kilometer. Kemudian cerun di tempat ini adalah sama. Dan jika jalan raya, semasa bergerak ke hadapan dengan m, menurun dengan km? Kemudian cerun adalah sama.

Sekarang mari kita lihat di puncak bukit. Jika anda mengambil permulaan bahagian setengah kilometer sebelum puncak, dan penghujung setengah kilometer selepas itu, anda dapat melihat bahawa ketinggiannya hampir sama.

Iaitu, mengikut logik kita, ternyata cerun di sini hampir sama dengan sifar, yang jelas tidak benar. Hanya dalam jarak kilometer banyak boleh berubah. Adalah perlu untuk mempertimbangkan kawasan yang lebih kecil untuk penilaian kecuraman yang lebih mencukupi dan tepat. Sebagai contoh, jika anda mengukur perubahan ketinggian semasa anda bergerak satu meter, hasilnya akan menjadi lebih tepat. Tetapi ketepatan ini mungkin tidak mencukupi untuk kita - lagipun, jika ada tiang di tengah jalan, kita boleh melepasinya. Apakah jarak yang harus kita pilih kemudian? Sentimeter? milimeter? Kurang lebih baik!

DALAM kehidupan sebenar Mengukur jarak ke milimeter terdekat adalah lebih daripada mencukupi. Tetapi ahli matematik sentiasa berusaha untuk kesempurnaan. Oleh itu, konsep itu dicipta sangat kecil, iaitu, nilai mutlak adalah kurang daripada sebarang nombor yang boleh kita namakan. Sebagai contoh, anda berkata: satu trilion! berapa kurang? Dan anda membahagikan nombor ini dengan - dan ia akan menjadi lebih sedikit. Dan sebagainya. Jika kita ingin menulis bahawa kuantiti adalah sangat kecil, kita menulis seperti ini: (kita membaca "x cenderung kepada sifar"). Ia sangat penting untuk difahami bahawa nombor ini bukan sifar! Tetapi sangat dekat dengannya. Ini bermakna anda boleh membahagikannya.

Konsep yang bertentangan dengan infinitesimal ialah infinites large (). Anda mungkin telah menemuinya semasa anda mengusahakan ketidaksamaan: nombor ini adalah modulo lebih besar daripada sebarang nombor yang anda boleh fikirkan. Jika anda menghasilkan nombor terbesar yang mungkin, hanya darabkan dengan dua dan anda akan mendapat nombor yang lebih besar. Dan infiniti lebih hebat daripada apa yang berlaku. Sebenarnya, yang tidak terhingga besar dan yang tidak terhingga kecil adalah songsang antara satu sama lain, iaitu, di, dan sebaliknya: at.

Sekarang mari kita kembali ke jalan kita. Cerun yang dikira ideal ialah cerun yang dikira untuk segmen laluan yang sangat kecil, iaitu:

Saya perhatikan bahawa dengan anjakan sangat kecil, perubahan ketinggian juga akan menjadi sangat kecil. Tetapi izinkan saya mengingatkan anda bahawa sangat kecil tidak bermakna sama dengan sifar. Jika anda membahagi nombor tak terhingga dengan satu sama lain, anda boleh mendapatkan nombor biasa sepenuhnya, contohnya, . Iaitu, satu nilai kecil boleh menjadi tepat kali lebih besar daripada yang lain.

Untuk apa semua ini? Jalan, kecuramannya... Kami tidak akan mengadakan perhimpunan kereta, tetapi kami mengajar matematik. Dan dalam matematik semuanya betul-betul sama, hanya dipanggil berbeza.

Konsep terbitan

Terbitan bagi fungsi ialah nisbah kenaikan fungsi kepada kenaikan argumen untuk kenaikan argumen yang sangat kecil.

secara berperingkat dalam matematik mereka panggil perubahan. Sejauh mana hujah () berubah semasa ia bergerak di sepanjang paksi dipanggil pertambahan hujah dan ditetapkan. Berapa banyak fungsi (ketinggian) telah berubah apabila bergerak ke hadapan sepanjang paksi mengikut jarak dipanggil kenaikan fungsi dan ditetapkan.

Jadi, terbitan fungsi ialah nisbah kepada bila. Kami menandakan terbitan dengan huruf yang sama dengan fungsi, hanya dengan perdana di bahagian atas sebelah kanan: atau ringkasnya. Jadi, mari kita tulis formula terbitan menggunakan tatatanda ini:

Seperti dalam analogi dengan jalan, di sini apabila fungsi meningkat, terbitan adalah positif, dan apabila ia menurun, ia adalah negatif.

Bolehkah terbitan sama dengan sifar? Sudah tentu. Sebagai contoh, jika kita memandu di jalan mendatar yang rata, kecuramannya adalah sifar. Dan memang benar, ketinggian tidak berubah sama sekali. Begitu juga dengan derivatif: terbitan bagi fungsi malar (malar) adalah sama dengan sifar:

kerana kenaikan fungsi sedemikian adalah sama dengan sifar untuk sebarang.

Mari kita ingat contoh puncak bukit. Ternyata ia adalah mungkin untuk mengatur hujung segmen bersama sisi yang berbeza dari atas, supaya ketinggian di hujung adalah sama, iaitu, segmen selari dengan paksi:

Tetapi segmen besar- tanda ukuran tidak tepat. Kami akan menaikkan segmen kami selari dengan dirinya sendiri, maka panjangnya akan berkurangan.

Akhirnya, apabila kita hampir tidak terhingga dengan bahagian atas, panjang segmen akan menjadi sangat kecil. Tetapi pada masa yang sama, ia kekal selari dengan paksi, iaitu perbezaan ketinggian di hujungnya adalah sama dengan sifar (ia tidak cenderung, tetapi sama dengan). Jadi terbitan

Ini boleh difahami dengan cara ini: apabila kita berdiri di bahagian paling atas, anjakan kecil ke kiri atau kanan mengubah ketinggian kita secara diabaikan.

Terdapat juga penjelasan algebra semata-mata: di sebelah kiri bucu fungsi meningkat, dan ke kanan ia berkurangan. Seperti yang kita ketahui sebelum ini, apabila fungsi bertambah, terbitan adalah positif, dan apabila ia menurun, ia negatif. Tetapi ia berubah dengan lancar, tanpa lompatan (kerana jalan tidak mengubah cerunnya secara mendadak di mana-mana). Oleh itu, antara negatif dan nilai-nilai positif pasti ada. Ia akan menjadi tempat fungsi tidak bertambah atau berkurang - pada titik puncak.

Perkara yang sama berlaku untuk palung (kawasan di mana fungsi di sebelah kiri berkurangan dan di sebelah kanan meningkat):

Sedikit lagi tentang kenaikan.

Jadi kita tukar hujah kepada magnitud. Kita tukar dari nilai apa? Apa sudah jadi (hujah) sekarang? Kami boleh memilih mana-mana titik, dan sekarang kami akan menari daripadanya.

Pertimbangkan satu titik dengan koordinat. Nilai fungsi di dalamnya adalah sama. Kemudian kami melakukan kenaikan yang sama: kami meningkatkan koordinat dengan. Apa hujahnya sekarang? Sangat mudah: . Apakah nilai fungsi itu sekarang? Di mana hujah pergi, begitu juga dengan fungsi: . Bagaimana pula dengan kenaikan fungsi? Tiada apa-apa yang baharu: ini masih merupakan jumlah yang mana fungsi telah berubah:

Berlatih mencari kenaikan:

1. Cari kenaikan fungsi pada titik apabila kenaikan hujah adalah sama dengan.
2. Begitu juga dengan fungsi pada satu titik.

Penyelesaian:

Pada titik yang berbeza dengan kenaikan hujah yang sama, kenaikan fungsi akan berbeza. Ini bermakna derivatif pada setiap titik adalah berbeza (kami membincangkan perkara ini pada awal-awal lagi - kecuraman jalan adalah berbeza pada titik yang berbeza). Oleh itu, apabila kita menulis derivatif, kita mesti menunjukkan pada titik mana:

Fungsi kuasa.

Fungsi kuasa ialah fungsi di mana hujahnya berada pada tahap tertentu (logik, bukan?).

Lebih-lebih lagi - pada tahap apa pun: .

Kes paling mudah ialah apabila eksponen ialah:

Mari cari terbitannya pada satu titik. Mari kita ingat definisi terbitan:

Jadi hujah berubah dari kepada. Apakah pertambahan fungsi itu?

Kenaikan adalah ini. Tetapi fungsi pada mana-mana titik adalah sama dengan hujahnya. Itulah sebabnya:

Derivatif adalah sama dengan:

Terbitan bagi adalah sama dengan:

b) Sekarang pertimbangkan fungsi kuadratik (): .

Sekarang mari kita ingat itu. Ini bermakna bahawa nilai kenaikan boleh diabaikan, kerana ia adalah sangat kecil, dan oleh itu tidak penting dengan latar belakang istilah lain:

Jadi, kami datang dengan peraturan lain:

c) Kami meneruskan siri logik: .

Ungkapan ini boleh dipermudahkan dengan cara yang berbeza: buka kurungan pertama menggunakan formula untuk pendaraban singkatan kubus hasil tambah, atau memfaktorkan keseluruhan ungkapan menggunakan formula perbezaan kubus. Cuba lakukan sendiri menggunakan mana-mana kaedah yang dicadangkan.

Jadi, saya mendapat perkara berikut:

Dan sekali lagi mari kita ingat itu. Ini bermakna kita boleh mengabaikan semua istilah yang mengandungi:

Kita mendapatkan: .

d) Peraturan serupa boleh didapati untuk kuasa besar:

e) Ternyata peraturan ini boleh digeneralisasikan untuk fungsi kuasa dengan eksponen sewenang-wenangnya, malah bukan integer:

(2)

Peraturan itu boleh dirumuskan dalam perkataan: "darjah dibawa ke hadapan sebagai pekali, dan kemudian dikurangkan dengan ."

Kami akan membuktikan peraturan ini kemudian (hampir pada penghujungnya). Sekarang mari kita lihat beberapa contoh. Cari terbitan bagi fungsi:

1. (dalam dua cara: dengan formula dan menggunakan takrifan derivatif - dengan mengira kenaikan fungsi);

1. . Percaya atau tidak, ini adalah fungsi kuasa. Jika anda mempunyai soalan seperti "Bagaimana ini? Mana ijazah?”, ingat topik “”!
   Ya, ya, akarnya juga ijazah, hanya pecahan: .
   Ini bermakna punca kuasa dua kita hanyalah kuasa dengan eksponen:
   .
   Kami mencari derivatif menggunakan formula yang baru dipelajari:

   Jika pada ketika ini ia menjadi tidak jelas lagi, ulangi topik “”!!! (kira-kira ijazah dengan eksponen negatif)

2. . Sekarang eksponen:

   Dan sekarang melalui definisi (adakah anda sudah lupa?):
   ;
   .
   Sekarang, seperti biasa, kami mengabaikan istilah yang mengandungi:
   .

3. . Gabungan kes terdahulu: .

Fungsi trigonometri.

Di sini kita akan menggunakan satu fakta daripada matematik yang lebih tinggi:

Dengan ekspresi.

Anda akan mempelajari buktinya pada tahun pertama institut (dan untuk sampai ke sana, anda perlu lulus Peperiksaan Negeri Bersepadu dengan baik). Sekarang saya hanya akan menunjukkannya secara grafik:

Kami melihat bahawa apabila fungsi itu tidak wujud - titik pada graf dipotong. Tetapi semakin dekat dengan nilai, semakin hampir fungsi itu. Inilah yang "bertujuan".

Selain itu, anda boleh menyemak peraturan ini menggunakan kalkulator. Ya, ya, jangan segan, ambil kalkulator, kita belum berada di Peperiksaan Negeri Bersepadu.

Jadi, jom cuba: ;

Jangan lupa tukar kalkulator anda kepada mod Radians!

dan lain-lain. Kami melihat bahawa semakin kecil, semakin hampir nilai nisbah kepada.

a) Pertimbangkan fungsinya. Seperti biasa, mari cari kenaikannya:

Mari tukarkan perbezaan sinus kepada produk. Untuk melakukan ini, kami menggunakan formula (ingat topik ""): .

Sekarang derivatifnya:

Jom buat pengganti: . Kemudian untuk infinitesimal ia juga infinitesimal: . Ungkapan untuk mengambil bentuk:

Dan sekarang kita ingat itu dengan ungkapan. Dan juga, bagaimana jika kuantiti yang tidak terhingga boleh diabaikan dalam jumlah (iaitu, pada).

Jadi, kita mendapat peraturan berikut: terbitan sinus adalah sama dengan kosinus:

Ini adalah terbitan asas (“jadual”). Inilah mereka dalam satu senarai:

Kemudian kami akan menambah beberapa lagi kepada mereka, tetapi ini adalah yang paling penting, kerana ia digunakan paling kerap.

Amalan:

1. Cari terbitan bagi fungsi pada satu titik;
2. Cari terbitan bagi fungsi itu.

Penyelesaian:

1. Mula-mula, mari kita cari derivatif dalam Pandangan umum, dan kemudian gantikan nilainya:
   ;
   .
2. Di sini kita mempunyai sesuatu yang serupa dengan fungsi kuasa. Mari cuba bawa dia ke
   pandangan biasa:
   .
   Hebat, kini anda boleh menggunakan formula:
   .
   .
3. . Eeeeee….. Apa ni????

Okay, anda betul, kami belum tahu cara mencari derivatif sedemikian. Di sini kita mempunyai gabungan beberapa jenis fungsi. Untuk bekerja dengan mereka, anda perlu mempelajari beberapa peraturan lagi:

Logaritma eksponen dan asli.

Terdapat fungsi dalam matematik yang terbitan untuk sebarang nilai adalah sama dengan nilai fungsi itu sendiri pada masa yang sama. Ia dipanggil "eksponen", dan merupakan fungsi eksponen

Asas fungsi ini adalah pemalar - ia tidak terhingga perpuluhan, iaitu nombor tak rasional (seperti). Ia dipanggil "nombor Euler", itulah sebabnya ia dilambangkan dengan huruf.

Jadi, peraturannya:

Sangat mudah diingati.

Nah, mari kita tidak pergi jauh, mari kita segera pertimbangkan fungsi songsang. Fungsi yang manakah adalah songsang daripada fungsi eksponen? Logaritma:

Dalam kes kami, asasnya ialah nombor:

Logaritma sedemikian (iaitu, logaritma dengan asas) dipanggil "semula jadi", dan kami menggunakan notasi khas untuknya: kami menulis sebaliknya.

Apakah ia sama dengan? Sudah tentu, .

Terbitan logaritma asli juga sangat mudah:

Contoh:

1. Cari terbitan bagi fungsi itu.
2. Apakah terbitan bagi fungsi tersebut?

Jawapan: Pempamer dan logaritma semula jadi- fungsi unik mudah dari segi derivatif. Fungsi eksponen dan logaritma dengan mana-mana asas lain akan mempunyai derivatif yang berbeza, yang akan kita analisis kemudian, selepas kita melalui peraturan pembezaan.

Peraturan pembezaan

Peraturan apa? Lagi penggal baru, lagi?!...

Pembezaan ialah proses mencari terbitan.

Itu sahaja. Apa lagi yang boleh anda panggil proses ini dalam satu perkataan? Bukan derivatif... Ahli matematik memanggil pembezaan sebagai kenaikan yang sama bagi fungsi di. Istilah ini berasal dari differentia Latin - perbezaan. Di sini.

Apabila memperoleh semua peraturan ini, kami akan menggunakan dua fungsi, sebagai contoh, dan. Kami juga memerlukan formula untuk kenaikannya:

Terdapat 5 peraturan secara keseluruhan.

Pemalar dikeluarkan daripada tanda terbitan.

Jika - beberapa nombor malar (malar), maka.

Jelas sekali, peraturan ini juga berfungsi untuk perbezaan: .

Jom buktikan. Biarlah, atau lebih mudah.

Contoh.

Cari terbitan bagi fungsi:

1. pada satu titik;
2. pada satu titik;
3. pada satu titik;
4. pada titik.

Penyelesaian:

1. (derivatif adalah sama di semua titik, kerana ia adalah fungsi linear, ingat?);

Derivatif produk

Semuanya serupa di sini: mari perkenalkan fungsi baharu dan cari kenaikannya:

Derivatif:

Contoh:

1. Cari terbitan bagi fungsi dan;
2. Cari terbitan bagi fungsi pada satu titik.

Penyelesaian:

Terbitan bagi fungsi eksponen

Sekarang pengetahuan anda sudah cukup untuk mempelajari cara mencari derivatif mana-mana fungsi eksponen, dan bukan hanya eksponen (adakah anda sudah lupa apakah itu?).

Jadi, mana ada nombor.

Kami sudah mengetahui terbitan fungsi tersebut, jadi mari cuba kurangkan fungsi kami kepada pangkalan baharu:

Untuk ini kami akan gunakan peraturan mudah: . Kemudian:

Nah, ia berjaya. Sekarang cuba cari derivatif, dan jangan lupa bahawa fungsi ini adalah kompleks.

Terjadi?

Di sini, semak diri anda:

Formula itu ternyata sangat serupa dengan terbitan eksponen: seperti sediakala, ia tetap sama, hanya faktor yang muncul, iaitu hanya nombor, tetapi bukan pembolehubah.

Contoh:
Cari terbitan bagi fungsi:

Jawapan:

Ini hanyalah nombor yang tidak boleh dikira tanpa kalkulator, iaitu, ia tidak boleh ditulis dalam apa-apa lagi. dalam bentuk mudah. Oleh itu, kami meninggalkannya dalam borang ini dalam jawapan.

Terbitan bagi fungsi logaritma

Ia serupa di sini: anda sudah mengetahui terbitan logaritma asli:

Oleh itu, untuk mencari logaritma arbitrari dengan asas yang berbeza, sebagai contoh:

Kita perlu mengurangkan logaritma ini kepada asas. Bagaimanakah anda menukar asas logaritma? Saya harap anda ingat formula ini:

Hanya sekarang kami akan menulis sebaliknya:

Penyebutnya hanyalah pemalar (nombor tetap, tanpa pembolehubah). Derivatif diperoleh dengan sangat mudah:

Terbitan eksponen dan fungsi logaritma hampir tidak pernah muncul dalam Peperiksaan Negeri Bersepadu, tetapi tidak rugi untuk mengetahui mereka.

Terbitan fungsi kompleks.

Apakah "fungsi kompleks"? Tidak, ini bukan logaritma, dan bukan arctangent. Fungsi ini mungkin sukar difahami (walaupun jika anda mendapati logaritma sukar, baca topik "Logaritma" dan anda akan baik-baik saja), tetapi dari sudut pandangan matematik, perkataan "kompleks" tidak bermaksud "sukar".

Bayangkan tali pinggang penghantar kecil: dua orang sedang duduk dan melakukan beberapa tindakan dengan beberapa objek. Sebagai contoh, yang pertama membungkus bar coklat dalam pembungkus, dan yang kedua mengikatnya dengan reben. Hasilnya ialah objek komposit: sebatang coklat dibalut dan diikat dengan reben. Untuk makan coklat, anda perlu lakukan tindakan terbalik dalam susunan terbalik.

Mari kita buat saluran paip matematik yang serupa: mula-mula kita akan mencari kosinus nombor, dan kemudian kuasa dua nombor yang terhasil. Jadi, kita diberi nombor (coklat), saya dapati kosinusnya (pembungkus), dan kemudian anda kuasai apa yang saya dapat (ikat dengan reben). Apa yang berlaku? Fungsi. Ini ialah contoh fungsi kompleks: apabila, untuk mencari nilainya, kami melakukan tindakan pertama secara langsung dengan pembolehubah, dan kemudian tindakan kedua dengan apa yang terhasil daripada yang pertama.

Kita boleh dengan mudah melakukan langkah yang sama dalam susunan terbalik: mula-mula anda kuasa duakannya, dan kemudian saya mencari kosinus nombor yang terhasil: . Mudah untuk meneka bahawa hasilnya hampir selalu berbeza. Ciri Penting fungsi kompleks: apabila susunan tindakan berubah, fungsi berubah.

Dalam kata lain, fungsi kompleks ialah fungsi yang hujahnya adalah fungsi lain: .

Untuk contoh pertama, .

Contoh kedua: (perkara yang sama). .

Tindakan yang kita lakukan terakhir akan dipanggil fungsi "luar"., dan tindakan yang dilakukan terlebih dahulu - sewajarnya fungsi "dalaman".(ini adalah nama tidak rasmi, saya menggunakannya hanya untuk menerangkan bahan dalam bahasa mudah).

Cuba tentukan sendiri fungsi luaran dan dalaman yang mana:

Jawapan: Mengasingkan fungsi dalam dan luar sangat serupa dengan mengubah pembolehubah: contohnya, dalam fungsi

1. Apakah tindakan yang akan kita lakukan terlebih dahulu? Mula-mula, mari kita hitung sinus, dan kemudian kiubkannya. Ini bermakna ia adalah fungsi dalaman, tetapi fungsi luaran.
   Dan fungsi asal adalah komposisi mereka: .
2. Dalaman: ; luaran: .
   Peperiksaan: .
3. Dalaman: ; luaran: .
   Peperiksaan: .
4. Dalaman: ; luaran: .
   Peperiksaan: .
5. Dalaman: ; luaran: .
   Peperiksaan: .

Kami menukar pembolehubah dan mendapatkan fungsi.

Nah, sekarang kami akan mengekstrak bar coklat kami dan mencari derivatifnya. Prosedur ini sentiasa diterbalikkan: mula-mula kita mencari derivatif fungsi luar, kemudian kita darabkan hasilnya dengan derivatif fungsi dalam. Berhubung dengan contoh asal, ia kelihatan seperti ini:

Contoh yang lain:

Jadi, mari kita rumuskan peraturan rasmi:

Algoritma untuk mencari terbitan fungsi kompleks:

Nampak simple kan?

Mari semak dengan contoh:

Penyelesaian:

1) Dalaman: ;

Luaran: ;

2) Dalaman: ;

(Cukup jangan cuba potong sekarang! Tiada apa-apa yang keluar dari bawah kosinus, ingat?)

3) Dalaman: ;

Luaran: ;

Ia segera jelas bahawa ini adalah fungsi kompleks tiga peringkat: lagipun, ini sudah menjadi fungsi yang kompleks dengan sendirinya, dan kami juga mengeluarkan akar daripadanya, iaitu, kami melakukan tindakan ketiga (kami meletakkan coklat dalam pembalut dan dengan reben di dalam beg bimbit). Tetapi tidak ada sebab untuk takut: kami masih akan "membongkar" fungsi ini dalam susunan yang sama seperti biasa: dari akhir.

Iaitu, mula-mula kita membezakan akar, kemudian kosinus, dan hanya kemudian ungkapan dalam kurungan. Dan kemudian kita melipatgandakan semuanya.

Dalam kes sedemikian, adalah mudah untuk menomborkan tindakan. Iaitu, mari kita bayangkan apa yang kita tahu. Dalam susunan apakah kita akan melakukan tindakan untuk mengira nilai ungkapan ini? Mari lihat contoh:

Lebih lewat tindakan itu dilakukan, lebih banyak "luaran" fungsi yang sepadan. Urutan tindakan adalah sama seperti sebelumnya:

Di sini sarang biasanya 4 peringkat. Mari kita tentukan arah tindakan.

1. Ungkapan radikal. .

2. Akar. .

3. Sinus. .

4. Segi empat. .

5. Menyatukan semuanya:

DERIVATIF. SECARA RINGKAS TENTANG PERKARA UTAMA

Terbitan fungsi- nisbah pertambahan fungsi kepada pertambahan hujah untuk kenaikan hujah yang tidak terhingga:

Derivatif asas:

Peraturan pembezaan:

Pemalar dikeluarkan daripada tanda terbitan:

Terbitan jumlah:

Derivatif produk:

Terbitan hasil bagi:

Terbitan fungsi kompleks:

Algoritma untuk mencari terbitan fungsi kompleks:

1. Kami mentakrifkan fungsi "dalaman" dan mencari terbitannya.
2. Kami mentakrifkan fungsi "luaran" dan mencari terbitannya.
3. Kami mendarabkan keputusan mata pertama dan kedua.

Derivatif kompleks. Terbitan logaritma.
Terbitan fungsi eksponen kuasa

Kami terus meningkatkan teknik pembezaan kami. Dalam pelajaran ini, kita akan menyatukan bahan yang telah kita bincangkan, melihat derivatif yang lebih kompleks, dan juga membiasakan diri dengan teknik dan helah baharu untuk mencari terbitan, khususnya, dengan terbitan logaritma.

Pembaca yang mempunyai tahap persediaan yang rendah harus merujuk kepada artikel tersebut Bagaimana untuk mencari derivatif? Contoh penyelesaian, yang akan membolehkan anda meningkatkan kemahiran anda hampir dari awal. Seterusnya, anda perlu mengkaji halaman dengan teliti Terbitan fungsi kompleks, fahami dan selesaikan Semua contoh yang saya berikan. pelajaran ini secara logik yang ketiga, dan selepas menguasainya anda dengan yakin akan membezakan fungsi yang agak kompleks. Adalah tidak diingini untuk mengambil jawatan “Di mana lagi? Ya, itu sudah cukup! ”, kerana semua contoh dan penyelesaian diambil dari sebenar ujian dan sering ditemui dalam amalan.

Mari kita mulakan dengan pengulangan. Pada pelajaran Terbitan fungsi kompleks Kami melihat beberapa contoh dengan ulasan terperinci. Semasa mempelajari kalkulus pembezaan dan cabang analisis matematik yang lain, anda perlu membezakan dengan kerap, dan tidak selalunya mudah (dan tidak semestinya perlu) untuk menerangkan contoh dengan terperinci. Oleh itu, kami akan berlatih mencari derivatif secara lisan. "Calon" yang paling sesuai untuk ini adalah derivatif daripada fungsi kompleks yang paling mudah, contohnya:

Mengikut peraturan pembezaan fungsi kompleks :

Apabila mengkaji topik matan lain pada masa hadapan, rakaman terperinci seperti itu paling kerap tidak diperlukan; diandaikan bahawa pelajar tahu cara mencari terbitan sedemikian secara autopilot. Cuba kita bayangkan pada pukul 3 pagi ada a panggilan telefon, dan suara yang menyenangkan bertanya: "Apakah terbitan tangen dua X?" Ini harus diikuti dengan respons yang hampir serta-merta dan sopan: .

Contoh pertama akan segera ditujukan untuk penyelesaian bebas.

Contoh 1

Cari derivatif berikut secara lisan, dalam satu tindakan, contohnya: . Untuk menyelesaikan tugas anda hanya perlu menggunakan jadual terbitan bagi fungsi asas(jika anda belum ingat lagi). Jika anda menghadapi sebarang kesulitan, saya cadangkan anda membaca semula pelajaran Terbitan fungsi kompleks.

, , ,
, , ,
, , ,

, , ,

, , ,

, , ,

, ,

Jawapan di akhir pelajaran

Derivatif kompleks

Selepas penyediaan artileri awal, contoh dengan 3-4-5 fungsi sarang akan menjadi kurang menakutkan. Dua contoh berikut mungkin kelihatan rumit bagi sesetengah orang, tetapi jika anda memahaminya (seseorang akan menderita), maka hampir semua perkara lain dalam kalkulus pembezaan akan kelihatan seperti jenaka kanak-kanak.

Contoh 2

Cari terbitan bagi suatu fungsi

Seperti yang telah dinyatakan, apabila mencari derivatif fungsi kompleks, pertama sekali, adalah perlu Betul FAHAM pelaburan anda. Dalam kes di mana terdapat keraguan, saya mengingatkan anda tentang teknik yang berguna: kami mengambil nilai percubaan "x", sebagai contoh, dan cuba (secara mental atau dalam draf) untuk menggantikan nilai ini ke dalam "ungkapan yang mengerikan".

1) Mula-mula kita perlu mengira ungkapan, yang bermaksud jumlahnya ialah pembenaman terdalam.

2) Kemudian anda perlu mengira logaritma:

4) Kemudian kubus kosinus:

5) Pada langkah kelima perbezaannya:

6) Dan akhirnya, fungsi terluar ialah punca kuasa dua:

Formula untuk membezakan fungsi kompleks digunakan dalam susunan terbalik, dari fungsi paling luar hingga paling dalam. Kami membuat keputusan:

Nampaknya tiada kesilapan...

(1) Ambil terbitan punca kuasa dua.

(2) Kami mengambil terbitan perbezaan menggunakan peraturan

(3) Terbitan bagi rangkap tiga ialah sifar. Dalam istilah kedua kita mengambil terbitan darjah (kubus).

(4) Ambil terbitan bagi kosinus.

(5) Ambil terbitan logaritma.

(6) Dan akhirnya, kami mengambil terbitan daripada pembenaman terdalam.

Ia mungkin kelihatan terlalu sukar, tetapi ini bukanlah contoh yang paling kejam. Ambil, sebagai contoh, koleksi Kuznetsov dan anda akan menghargai semua keindahan dan kesederhanaan terbitan yang dianalisis. Saya perasan bahawa mereka suka memberikan perkara yang sama dalam peperiksaan untuk menyemak sama ada pelajar memahami cara mencari terbitan fungsi kompleks atau tidak faham.

Contoh berikut adalah untuk anda selesaikan sendiri.

Contoh 3

Cari terbitan bagi suatu fungsi

Petunjuk: Mula-mula kita menggunakan peraturan lineariti dan peraturan pembezaan produk

Penyelesaian penuh dan jawapan pada akhir pelajaran.

Sudah tiba masanya untuk beralih kepada sesuatu yang lebih kecil dan lebih bagus.
Ia bukan perkara biasa bagi contoh untuk menunjukkan hasil bukan dua, tetapi tiga fungsi. Bagaimana untuk mencari terbitan hasil darab tiga faktor?

Contoh 4

Cari terbitan bagi suatu fungsi

Mula-mula kita lihat, adakah mungkin untuk menukar hasil darab tiga fungsi kepada hasil darab dua fungsi? Sebagai contoh, jika kita mempunyai dua polinomial dalam produk, maka kita boleh membuka kurungan. Tetapi dalam contoh yang sedang dipertimbangkan, semua fungsi adalah berbeza: darjah, eksponen dan logaritma.

Dalam kes sedemikian adalah perlu secara berurutan gunakan peraturan pembezaan produk dua kali

Caranya ialah dengan "y" kita menandakan hasil darab dua fungsi: , dan dengan "ve" kita menandakan logaritma: . Mengapa ini boleh dilakukan? Adakah ia benar-benar – ini bukan hasil dua faktor dan peraturan itu tidak berkesan?! Tidak ada yang rumit:

Kini ia kekal untuk menggunakan peraturan untuk kali kedua untuk kurungan:

Anda juga boleh berpintal dan meletakkan sesuatu daripada kurungan, tetapi dalam kes ini, lebih baik untuk meninggalkan jawapan tepat dalam borang ini - lebih mudah untuk menyemak.

Contoh yang dipertimbangkan boleh diselesaikan dengan cara kedua:

Kedua-dua penyelesaian adalah benar-benar setara.

Contoh 5

Cari terbitan bagi suatu fungsi

Ini adalah contoh untuk penyelesaian bebas; dalam sampel ia diselesaikan menggunakan kaedah pertama.

Mari kita lihat contoh serupa dengan pecahan.

Contoh 6

Cari terbitan bagi suatu fungsi

Terdapat beberapa cara yang anda boleh pergi di sini:

Atau seperti ini:

Tetapi penyelesaiannya akan ditulis dengan lebih padat jika kita mula-mula menggunakan peraturan pembezaan hasil bagi , mengambil untuk keseluruhan pengangka:

Pada prinsipnya, contoh itu diselesaikan, dan jika dibiarkan begitu, ia tidak akan menjadi ralat. Tetapi jika anda mempunyai masa, anda dinasihatkan untuk menyemak draf untuk melihat sama ada jawapannya boleh dipermudahkan? Mari kita kurangkan ungkapan pengangka kepada penyebut biasa dan mari kita singkirkan pecahan tiga tingkat:

Kelemahan penyederhanaan tambahan ialah terdapat risiko membuat kesilapan bukan apabila mencari derivatif, tetapi semasa transformasi sekolah cetek. Sebaliknya, guru sering menolak tugasan dan meminta untuk "mengingatkannya" terbitan.

Contoh yang lebih mudah untuk diselesaikan sendiri:

Contoh 7

Cari terbitan bagi suatu fungsi

Kami terus menguasai kaedah mencari derivatif, dan kini kami akan mempertimbangkan kes biasa apabila logaritma "mengerikan" dicadangkan untuk pembezaan

Contoh 8

Cari terbitan bagi suatu fungsi

Di sini anda boleh pergi jauh, menggunakan peraturan untuk membezakan fungsi kompleks:

Tetapi langkah pertama serta-merta menjerumuskan anda ke dalam keputusasaan - anda perlu mengambil derivatif yang tidak menyenangkan kuasa pecahan, dan kemudian juga daripada pecahan.

sebab tu sebelum ini bagaimana untuk mengambil terbitan logaritma "canggih", ia mula-mula dipermudahkan menggunakan sifat sekolah yang terkenal:

! Jika anda mempunyai buku nota latihan di tangan, salin formula ini terus di sana. Jika anda tidak mempunyai buku nota, salinnya pada sekeping kertas, kerana contoh-contoh pelajaran yang tinggal akan berkisar pada formula ini.

Penyelesaian itu sendiri boleh ditulis seperti ini:

Mari kita ubah fungsi:

Mencari terbitan:

Pra-penukaran fungsi itu sendiri sangat memudahkan penyelesaian. Oleh itu, apabila logaritma yang serupa dicadangkan untuk pembezaan, ia sentiasa dinasihatkan untuk "memecahkannya".

Dan kini beberapa contoh mudah untuk anda selesaikan sendiri:

Contoh 9

Cari terbitan bagi suatu fungsi

Contoh 10

Cari terbitan bagi suatu fungsi

Semua transformasi dan jawapan berada di akhir pelajaran.

Terbitan logaritma

Jika terbitan logaritma adalah muzik yang begitu manis, maka persoalan timbul: adakah mungkin dalam beberapa kes untuk menyusun logaritma secara buatan? Boleh! Dan juga perlu.

Contoh 11

Cari terbitan bagi suatu fungsi

Kami baru-baru ini melihat contoh yang serupa. Apa nak buat? Anda boleh menggunakan peraturan pembezaan hasil bagi secara berurutan, dan kemudian peraturan pembezaan produk. Kelemahan kaedah ini ialah anda mempunyai pecahan tiga tingkat yang besar, yang anda tidak mahu berurusan sama sekali.

Tetapi dalam teori dan amalan terdapat satu perkara yang mengagumkan seperti terbitan logaritma. Logaritma boleh disusun secara buatan dengan "menggantung" mereka pada kedua-dua belah:

Sekarang anda perlu "menghancurkan" logaritma sebelah kanan sebanyak mungkin (formula di hadapan mata anda?). Saya akan menerangkan proses ini dengan terperinci:

Mari kita mulakan dengan pembezaan.
Kami menyimpulkan kedua-dua bahagian di bawah perdana:

Terbitan sebelah kanan agak mudah; Saya tidak akan mengulas mengenainya, kerana jika anda membaca teks ini, anda sepatutnya dapat mengendalikannya dengan yakin.

Bagaimana dengan sebelah kiri?

Di sebelah kiri kita ada fungsi kompleks. Saya meramalkan soalan: "Mengapa, adakah terdapat satu huruf "Y" di bawah logaritma?"

Hakikatnya ialah "permainan satu huruf" ini - ADAKAH SENDIRI SATU FUNGSI(jika tidak begitu jelas, rujuk artikel Derivatif bagi fungsi yang dinyatakan secara tersirat). Oleh itu, logaritma ialah fungsi luaran, dan "y" ialah fungsi dalaman. Dan kami menggunakan peraturan untuk membezakan fungsi kompleks :

Di sebelah kiri, seolah-olah dengan sihir tongkat sihir kita mempunyai derivatif. Seterusnya, mengikut peraturan perkadaran, kami memindahkan "y" dari penyebut sebelah kiri ke bahagian atas sebelah kanan:

Dan sekarang mari kita ingat apakah jenis fungsi "pemain" yang kita bincangkan semasa pembezaan? Jom tengok syaratnya:

Jawapan akhir:

Contoh 12

Cari terbitan bagi suatu fungsi

Ini adalah contoh untuk anda selesaikan sendiri. Contoh reka bentuk contoh jenis ini terdapat pada akhir pelajaran.

Menggunakan terbitan logaritma adalah mungkin untuk menyelesaikan mana-mana contoh No. 4-7, perkara lain ialah fungsi di sana lebih mudah, dan, mungkin, penggunaan derivatif logaritma tidak begitu wajar.

Terbitan fungsi eksponen kuasa

Kami belum mempertimbangkan fungsi ini lagi. Fungsi eksponen kuasa ialah fungsi yang kedua-dua darjah dan asas bergantung pada "x". Contoh klasik, yang akan diberikan kepada anda dalam mana-mana buku teks atau di mana-mana kuliah:

Bagaimana untuk mencari terbitan fungsi eksponen kuasa?

Ia adalah perlu untuk menggunakan teknik yang baru dibincangkan - terbitan logaritma. Kami menggantung logaritma pada kedua-dua belah:

Sebagai peraturan, di sebelah kanan darjah diambil dari bawah logaritma:

Akibatnya, di sebelah kanan kita mempunyai produk dua fungsi, yang akan dibezakan mengikut formula standard .

Kami mencari derivatif; untuk melakukan ini, kami melampirkan kedua-dua bahagian di bawah pukulan:

Tindakan selanjutnya adalah mudah:

Akhirnya:

Jika sebarang penukaran tidak jelas sepenuhnya, sila baca semula penjelasan Contoh #11 dengan teliti.

DALAM tugas amali Fungsi eksponen kuasa akan sentiasa lebih kompleks daripada contoh yang dibincangkan dalam kuliah.

Contoh 13

Cari terbitan bagi suatu fungsi

Kami menggunakan terbitan logaritma.

Di sebelah kanan kita mempunyai pemalar dan hasil darab dua faktor - "x" dan "logaritma logaritma x" (logaritma lain bersarang di bawah logaritma). Apabila membezakan, seperti yang kita ingat, adalah lebih baik untuk segera memindahkan pemalar keluar dari tanda terbitan supaya ia tidak menghalangnya; dan, sudah tentu, kami menggunakan peraturan biasa :

Seperti yang anda lihat, algoritma untuk menggunakan derivatif logaritma tidak mengandungi sebarang helah atau helah khas, dan mencari terbitan fungsi eksponen kuasa biasanya tidak dikaitkan dengan "siksaan."