Остановимся теперь на классификации
элементарных функций по порядку малости при .
Прежде всего, отметим, что все показательные функции имеют тот же порядок
малости, что и постоянная величина, поскольку
.
Логарифмичиские функции, как было отмечено в предыдущем параграфе, также имеют
один порядок малости.
Утверждение 1: При степенные функции с большим
показателем степени имеют более высокий порядок малости (следует оставлять
функции с меньшим показателем степени).
Действительно, согласно определению (70),
при
.
Смотри, также, рис. 4c.
Утверждение 2: При логарифмические функции имеют
более высокий порядок малости, чем степенные функции с показателем, меньшим
нуля.
Действительно, используя определение (70), а
также доказанное утверждение (64), получаем, что при всех и
имеет
место следующий предел:
.
при
всех
и
.
(73)
По аналогии с предыдущим
параграфом, расположим основные элементарные функции в порядке увеличения
скорости возрастания их абсолютной величины при (чем
левее, тем выше порядок малости). Для функций, определенных только при
подразумевается предел справа:
.
. (74)
Пример 7: Вычислить предел функции при
.
.
Пример 8: Вычислить предел функции при
.
Поскольку, согласно (73), , а
(см. рис. 8), имеем:
.
14. Производная функции. Дифференциал
Понятие производной, основанное на понятии предела
функции, является наиболее важным для математического анализа функций.
Необходимость его возникает при попытке аппроксимировать (заменить с
определенной погрешностью) некоторую функцию линейной
функцией (прямой)
на некотором интервале
.
Рассмотрим
произвольную гладкую (непрерывную, без острых углов) функцию , определенную в некоторой окрестности
точки
(см. рис. 21). Точку
изначально предполагаем фиксированной.
Поставим задачу подобрать прямую (найти уравнение прямой), которая наилучшим
образом аппроксимировала бы функцию
вблизи точки
. Вполне естественным представляется
выбрать в качестве такой прямой касательную к графику функции
в точке
.
Получим уравнение касательной. Для начала напишем уравнение секущей, которая
пересекает график функции
в точках
и
. Как
очевидно из рис. 21,
. Здесь
есть
приращение независимой переменной (аргумента),
-
приращение зависимой переменной (функции). Уравнение секущей
имеет вид
.
Отметим, что приращение может
принимать любые значения (разным значениям соответствуют разные точки на
секущей прямой), в то время как приращение
фиксировано
для данной секущей и равно разности иксовых координат точек пересечения секущей
с графиком функции
. В дальнейшем любое конечное
приращение переменной
мы будем обозначать как
, что не должно вызвать каких-либо
непониманий.
По самому своему определению, касательная получается из секущей
по мере сближения двух точек пересечения
и слияния их в одну точку касания, то есть в пределе
,
при этом
.
Определение 1: Тангенс угла наклона касательной к
графику функции в точке
,
равный пределу отношения приращения функции к приращению аргумента при
, называют производной функции
в точке
и
обозначают
.
(75)
Уравнение касательной к
графику функции в точке
может
теперь быть записано в виде
.
(76)
Очевидно, что значение производной различно для различных
. Если каждой точке
,
для которой существует предел (75), поставить в соответствие значение
, то мы получим некую новую функцию
переменной
, которую называют производной функции
.
Определение 2: Дифференциалом функции в точке
называют
линейную часть приращения функции
в точке
(приращение касательной, см. рис. 21) и
обозначают
.
(77)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.