Геометрический смысл дифференциала
Пусть функция y=f(x) дифференцируема в точке x0 и принимает в этой точке значение y0= f(x0). Рассмотрим график этой функции (см. рис.3). Проведём в точке М(x0; y0) графика касательную MT. Угловой коэффициент этой касательной, tg α, равен производной
(x0). Дадим аргументу x0 приращение ∆ x. Тогда ордината графика функции получит приращение ∆ y, а ордината касательной — приращение ∆ yк. Из треугольника MAB видно, что ∆ yк = ∆ x tg α. Но tg α =
(x0). Поэтому ∆ yк =
(x0) ∆ x =
(x0) dx.
Но последнее выражение,
(x0) dx, есть дифференциал dy функции y=f(x):
dy =
(x0)dx. Следовательно ∆ yк = dy. Итак, дифференциал функции y=f(x) в некоторой точке x есть приращение ординаты касательной к графику функции в этой точке, соответствующее приращению аргумента ∆ x.
Производные простейших элементарных функций.
Степенная функция y=xα. Область определения x зависит от значения показателя α.
В случае целочисленного показателя, а также в том случае, когда
, где m — целое нечётное число,
. Если же
, то
(если при этом α > 0, то допускается x=0).
Производная этой функции ( xα
=
. В частности,
,
.
Показательная функция y = ax, a > 0, a ≠ 1.
Производная этой функции ( ax
= ax ln a, в частности, ( ex
= ex.
Логарифмическая функция y = logax, a > 0, a ≠ 1.
Производная этой функции (logax
, в частности, ( ln x
=
.
Тригонометрические функции y = sin x, y = cos x, y = tg x ( x ≠ k π+
), y = ctg x
( x ≠ k π ).
Производные этих функций:
( sin x
=
, ( cos x
=
, ( tg x
=
, ( ctg x
=
.
Обратные тригонометрические функции y = arcsin x (
),
y = arccos x(
), y = arctg x, y = arcctg x.
Производные этих функций:
( arcsin x
,
( arcos x
,
( arctg x
, ( arcctg x
.
В математике и приложениях встречаются гиперболические функции:
гиперболический синус – sh x =
,
гиперболический косинус – ch x =
,
гиперболический тангенс – th x =
,
гиперболический котангенс – cth x =
.
Производные этих функций:
( sh x
= ch x, ( ch x
= sh x, ( th x
=
, ( cth x
=
( x ≠ 0 ).