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.
;
;
;
;
;
.
;
;
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
;
;
;
;
;
;
.