ВИЗНАЧЕННЯ ПОХІДНОЇ. ДИФЕРЕНЦІЮВАННЯ ФУНКЦІЙ

1.1. Похідною функції називається границя відношення приросту цієї функції до відповідного приросту аргументу , коли приріст аргументу прямує до нуля:

.

Якщо ця границя кінцева, то похідна існує, й функція називається диференційованою в точці . Похідна позначається також або . Операція відшукання похідної називається диференціюванням функції.

1.2. Правила диференціювання функцій. Нехай – стала, , функції, що мають похідні.

1. ;    
2. ; ;  
3. ; ; .
4. ; ; .

5. Правило диференціювання складної функції. Якщо функція диференційована по , а функція – по , то складна функція має похідну чи .

1.3. Таблиця похідних функцій:

Похідні основних елементарних функцій Похідні складних елементарних функцій,
1. . 1а. .
2. . 2а. .
3. . 3а.
4. . 4а. .
5. . 5а. .
6. . 6а. .
7. . 7а. .
8. . 8а. .
9. . 9а. .
10. . 10а. .
11. . 11а. .
12. . 12а. .
13. . 13а. .
14. . 14а. .
15. . 15а. .
16. . 16а. .
17. . 17а. .

1.4. Похідні вищих порядків. Похідною другого порядку (другою похідною) від функції називається похідна від її похідної, тобто

.

Другу похідну також позначають або . Похідна від похідної другого порядку називається похідною третього порядку і так далі. Похідну -го порядку позначають або .

 

1.5. Приклади. Використовуючи правила диференціювання й таблицю похідних, знайдемо похідні наступних функцій:

 

1) ; 2) ; 3) ;
4) ; 5) ; 6) ;
7) .    

 

Розв’язання

1) Перепишемо задану функцію, надавши доданки у вигляді степеня: . Тоді застосувавши формулу 2 п. 1.2 правил диференціювання, а також формулу 1а п. 1.3:

.

 

2) Записуємо задану функцію у вигляді степеня: та обчислюємо похідну, застосувавши формулу 1а п. 1.3:

.

 

3) Застосувавши формулу 3 п. 1.2 правил диференціювання, а також формулу 1 та формулу 14 п 1.3, знаходимо:

.

 

4) Диференціюючи функцію як складну, знаходимо похідну:

5) Відповідно до формули 4 п. 1.2 одержуємо:

.

6) За аналогією із прикладом 3 знаходимо:

 

7) Так як дана функція – показникова, то відповідно до формули 5а п.1.3:

1.6. Степенево-показникова функція. Виведемо формулу для похідної степенево-показникової функції , враховуючи, що та диференційовані функції та .

Логарифмуючи рівність і диференціюючи обидві частини отриманої рівності , знаходимо: . Отже, . Таким чином, одержуємо .

Наприклад, знайти похідну функції , де .

Прологарифмуємо задану функцію: . Використовуючи основні властивості логарифмів ( , , ), отримаємо: .

Продиференціюємо отриману неявну функцію: . Відповідно до формули 9а п.1.3 (для лівої частини) та до формули 3 п.1.2 (для правої частини), отримуємо: ; ; . Далі: . Підставивши задану спочатку функцію в останній вираз, отримаємо: .

Завдання 1. Знайти перші похідні функцій. У завданнях а) і б) додатково знайти другі похідні.