Funktion derivaatta on differentiaalilaskennan käsite, joka kuvaa funktion muutosnopeutta tietyssä pisteessä. Se määritellään funktion lisäyksen ja sen argumentin lisäyksen suhteen rajaksi , kun argumentin lisäys pyrkii nollaan , jos tällainen raja on olemassa. Funktiota, jolla on äärellinen derivaatta (jossain vaiheessa), kutsutaan differentioituvaksi (tietyssä pisteessä).
Derivaatan laskentaprosessia kutsutaan differentiaatioksi . Käänteinen prosessi - antijohdannaisen löytäminen - integraatio .
Klassisessa differentiaalilaskennassa derivaatta määritellään useimmiten rajan käsitteen kautta , mutta historiallisesti rajateoria ilmestyi myöhemmin kuin differentiaalilaskenta. Historiallisesti derivaatta otettiin käyttöön kinemaattisesti (nopeudena) tai geometrisesti (määritettynä pääasiassa tangentin kaltevuuden perusteella, erilaisissa erityisissä formulaatioissa). Newton kutsui derivaatta fluxiksi , joka merkitsee pistettä funktiosymbolin yläpuolella, Leibnizin koulukunta suosi differentiaalia peruskäsitteenä [1] .
Venäläistä termiä muodossa "johdannainen funktio" käytti ensimmäisenä V. I. Viskovatov , joka käänsi venäjäksi vastaavan ranskalaisen termin dérivée , jota käytti ranskalainen matemaatikko Lagrange [2] .
Olkoon funktio määritelty jossain pisteen naapurustossa Funktion derivaatta on sellainen luku , että naapurissa oleva funktio voidaan esittää
jos on olemassa.
Olkoon funktio määritelty jossain pisteen ympäristössä . Pisteessä olevan funktion derivaatta kutsutaan rajaksi , jos se on olemassa,
Huomaa, että jälkimmäinen tarkoittaa yleensä derivaatta ajan suhteen ( teoreettisessa mekaniikassa ja fysiikassa myös historiallisesti usein).
Tehofunktioiden johdannaiset | Trigonometristen funktioiden johdannaiset | Käänteisten trigonometristen funktioiden derivaatat | Hyperbolisten funktioiden johdannaiset |
---|---|---|---|
Pisteessä olevan funktion derivaatta , joka on raja, ei välttämättä ole olemassa, tai se voi olla olemassa ja olla äärellinen tai ääretön. Funktio on differentioituva pisteessä, jos ja vain jos sen derivaatta kyseisessä pisteessä on olemassa ja on äärellinen:
Naapurustossa differentioitavissa olevalle funktiolle pätee seuraava esitys:
kloJos funktiolla on äärellinen derivaatta pisteessä, niin se voidaan naapurustossa approksimoida lineaarisella funktiolla
Funktiota kutsutaan tangentiksi pisteessä Numero on kulmakerroin ( tangentin kulmakerroin ) tai tangenttiviivan kulmakertoimen tangentti.
Antaa olla suoraviivaisen liikkeen laki . Ilmaisee sitten hetkellisen liikkeen nopeuden ajanhetkellä . Uudella funktiolla on myös derivaatta. Tämä ns. toinen derivaatta, jota merkitään , ja funktio ilmaisee hetkellisen kiihtyvyyden ajankohdassa
Yleensä funktion derivaatta pisteessä ilmaisee funktion muutosnopeuden pisteessä eli riippuvuuden kuvaaman prosessin nopeuden
Mielivaltaisen järjestyksen derivaatan käsite annetaan rekursiivisesti . Me uskomme
Jos funktio on differentioituva , niin ensimmäisen kertaluvun derivaatta määritellään relaatiolla
Olkoon nyt kolmannen kertaluvun derivaatta määritelty jossain pisteen ympäristössä ja differentioituva. Sitten
Erityisesti toinen johdannainen on johdannaisen johdannainen:
.Jos funktiolla on osittaisderivaata jonkin alueen D muuttujan suhteen , niin nimetyllä derivaatalla, joka on itse funktio , voi jossain vaiheessa olla osittaisderivaata saman tai minkä tahansa muun muuttujan suhteen. Alkuperäisessä funktiossa nämä derivaatat ovat toisen asteen osittaisia derivaattoja (tai toisen asteen osittaisderivaataita).
tai taiEri muuttujien suhteen otettua toisen tai korkeamman kertaluvun osittaisderivaatta kutsutaan sekaosittaisderivaattaksi . Esimerkiksi,
Funktioiden luokkaa, joiden -järjestyksen derivaatta on jatkuva, merkitään .
Riippuen tavoitteista, sovellusalueesta ja käytetystä matemaattisesta laitteistosta, käytetään erilaisia derivaatan kirjoitusmenetelmiä. Joten n:nnen kertaluvun derivaatta voidaan kirjoittaa merkintöihin:
Tällainen merkintä on kätevä lyhyytensä vuoksi ja laajalle levinnyt; vedot eivät kuitenkaan saa merkitä korkeintaan kolmatta derivaatta.
Tietenkään ei pidä unohtaa, että ne kaikki tarkoittavat samoja objekteja:
jossa tarkoittaa merkkifunktiota . Ja jos a ei siis ole olemassa.
Jatkuville intervallin funktioille , jotka vaihtelevat välillä , ovat voimassa seuraavat:
Lemma Fermat . Josottaa suurimman tai pienimmän arvon pisteessäja on olemassa, niin.
Nolla derivaatan lause . Jos samat arvotjanan päissä välissä on ainakin yksi piste, jossa funktion derivaatta on yhtä suuri kuin nolla.
Äärillinen lisäyskaava . Silläon sellainen kohta, että.
Cauchyn keskiarvon lause . Josse ei ole yhtä suuri kuin nolla välissä, niin siellä on sellainen piste, että.
L'Hopitalin sääntö . Jostai, jajollekinpuhjennetusta naapurustostaja on olemassa, niin.
.Operaatiota derivaatan löytämiseksi kutsutaan differentiaatioksi. Tätä toimintoa suoritettaessa joudut usein työskentelemään osamäärien, summien, funktioiden tulojen sekä "funktioiden funktioiden" eli monimutkaisten funktioiden kanssa. Derivaatan määritelmän perusteella voimme johtaa tätä työtä helpottavia differentiointisääntöjä. Jos on vakioluku ja ovat joitain differentioituvia funktioita, seuraavat differentiointisäännöt ovat voimassa:
Todiste
Todiste
, sitten
Seuraavat derivaatan ominaisuudet toimivat lisäyksenä erilaistumissääntöihin:
Toiminto | Johdannainen | Merkintä |
---|---|---|
Todiste Korjaamme ja lisäämme argumenttia . Lasketaan funktion inkrementti: , joten Katso | ||
Todiste Korjaamme ja lisäämme argumenttia . Lasketaan funktion inkrementti: , joten Katso | ||
Todiste
Opimme derivaatan käänteisfunktion derivaatan kautta :
Saamme:
| ||
Todiste Korjaamme ja lisäämme argumenttia . Lasketaan funktion inkrementti: , joten ( Katso ) | ||
Todiste Korjaamme ja lisäämme argumenttia . Lasketaan funktion inkrementti: , joten ( Katso ) | ||
Todiste 1
Korjaamme ja lisäämme argumenttia . Lasketaan funktion inkrementti: , niin ( Katso ) Todiste 2
| ||
Todiste
| ||
Todiste
| ||
Todiste
| ||
Todiste
Voit löytää arsinin derivaatan käyttämällä keskenään käänteisiä funktioita.
Tämän jälkeen meidän on otettava näiden kahden funktion johdannainen.
Nyt meidän on ilmaistava arcsinin derivaatta.
Trigonometrisen identiteetin ( ) perusteella saamme.
Ymmärtääksesi plus tai miinus, sinun on tarkasteltava kosiniarvojen aluetta.
Koska kosini on 2. ja 4. kvadrantissa, käy ilmi, että kosini on positiivinen.
Se käy ilmi. | ||
Todiste
Voit löytää arkosiinin derivaatan käyttämällä tätä identiteettiä:
Nyt löydämme tämän identiteetin molempien osien johdannaisen.
Nyt ilmaisemme arkosiinin derivaatan.
Se käy ilmi. | ||
Todiste
Löydät arktangentin derivaatan käyttämällä käänteisfunktiota:
Nyt löydämme tämän identiteetin molempien osien derivaatan.
Nyt meidän on ilmaistava arctangentin derivaatta: Nyt identiteetti ( )
tulee avuksemme :
Osoittautuu. | ||
Todiste
Voit löytää käänteisen tangentin derivaatan käyttämällä tätä identiteettiä:
Nyt löydämme tämän identiteetin molempien osien derivaatan.
Nyt ilmaisemme käänteisen tangentin derivaatan.
Se käy ilmi. | ||
Todiste
Löydät kaarevan johdannaisen identiteetin avulla:
Nyt löydämme tämän identiteetin molempien osien johdannaisen.
Se käy ilmi.
| ||
Todiste
Voit löytää kaaren kosekantin derivaatan käyttämällä tätä identiteettiä:
Nyt löydämme tämän identiteetin molempien osien derivaatan.
Nyt ilmaisemme arkosiinin derivaatan.
Se käy ilmi. | ||
Todiste
| ||
Todiste
| ||
Todiste
| ||
Todiste
| ||
Todiste
| ||
Todiste
| ||
Todiste
| ||
Todiste
| ||
Todiste
| ||
Todiste
| ||
Määritellään vektorifunktion derivaatta parametrin suhteen:
.Jos derivaatta on olemassa pisteessä, vektorifunktion sanotaan olevan differentioituva tässä pisteessä. Derivaatan koordinaattifunktiot ovat .
Vektorifunktion derivaatan ominaisuudet (kaikkialla oletetaan, että derivaattoja on olemassa):
Sanakirjat ja tietosanakirjat | |
---|---|
Bibliografisissa luetteloissa |
|