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.