导数

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导数

定义

设函数 在点 的某个邻域内有定义,当自变量 处取得增量 (点 仍在该邻域内)时,相应地,因变量取得增量 ;如果 之比当 时的极限存在,那么称函数 在点 可导,并称这个极限为函数 在点 处的导数,记为 ,即 也可记作

如果函数 在开区间 内的每点处都可导,那么就称函数 在开区间 内可导。这是,对于任一 ,都对应这 的一个确定的导数值。这样就构成了一个新的函数,这个函数叫做原来函数 导函数,记作

函数 处的左导数右导数,记作 函数 在点 处可导的充分必要条件是左导数 和右导数 都存在且相等。

如果函数 在开区间 内可导,且 都存在,那么就说 闭区间 上可导

性质

如果函数 在点 处可导,那么函数在该点必连续。

求导法则

定理 如果函数 都在点 具有导数,那么它们的和、差、积、商(除分母为零的点外)都在点 具有导数,且 1. 2. 3.

定理 如果函数 在区间 内单调、可导且 ,那么它的反函数 在区间 内也可导,且

定理 如果 在点 可导,而 在点 可导,那么复合函数 在点 可导,且其导数为

隐函数的导数

由参数方程所确定的函数的导数

微分

定义

设函数 在某区间内有定义, 在这区间内,如果函数的增量 可表示为 其中 是不依赖于 的常数,那么称函数 在点 可微的,而 叫做函数 在点 相应于自变量增量 的微分,记作 ,即 函数 在点 可微的充分必要条件是函数 在点 可导,且当 在点 可微时,其微分一定是

函数 在任意点 的微分,称为函数的微分,记作 ,即 通常把自变量 的增量 称为自变量的微分,记作 ,即 ,于是函数 的微分又可记作 从而有

微分法则

  1. 基本初等函数的微分公式
  2. 函数和、差、积、商的微分法则
  3. 复合函数的微分法则

微分中值定理

费马引理

设函数 在点 的某邻域 内有定义,并且在 处可导,如果对任意的 ,有 那么 。 通常称导数等于零的点为函数的驻点(或稳定点,临界点)。

罗尔定理

如果函数 满足 1. 在闭区间 上连续 2. 在开区间 内可导 3. 在区间端点处的函数值相等,即

那么在 内至少有一点 ),使得

拉格朗日中值定理

如果函数 满足 1. 在闭区间 上连续 2. 在开区间 内可导

那么在 内至少有一点 ),使等式 成立

柯西中值定理

如果函数 满足 1. 在闭区间 上连续 2. 在开区间 内可导 3. 对任一

那么在 内至少有一点 ,使等式 成立

推论

如果函数 在区间 上连续, 内可导且导数恒为零,那么 在区间 上是一个常数。

洛必达法则

如果当 (或 )时,两个函数 都趋于零或都趋于无穷大,那么极限 可能存在、也可能不存在。通常把这种极限叫做未定式,并分别简记为

定理 1

设 1. 当 时,函数 都趋于零 2. 在点 的某去心邻域内, 都存在且 3. 存在(或为无穷大)

定理 2

设 1. 当 时,函数 都趋于零 2. 当 都存在且 3. 存在(或为无穷大)

泰勒公式

泰勒中值定理 1

如果函数 处具有 阶导数,那么存在 的一个邻域,对于该邻域内的任一 ,有 其中 称其为佩亚诺余项

泰勒中值定理 2

如果函数 的某个邻域 具有 阶导数,那么对任一 ,有 其中 这里 之间的某个值,称其为拉格朗日余项