ЛЕКЦИЯ 2.4. ПРОИЗВОДНАЯ НЕЯВНО ЗАДАННОЙ И ПАРАМЕТРИЧЕСКИ ЗАДАННОЙ ФУНКЦИЙ
Прогнозируемые результаты обучения:
· Базовые понятия:
– способ задания функции,
– производная,
– порядок производной.
· Базовые операции:
– вычисление производной.
· Базовые методы:
– методы дифференциального исчисления.
При чтении лекции используется создание проблемных ситуаций, активизирующих познавательную деятельность студентов, с последующим составлением опорных конспектов.
Ориентация на развитие компетенций:
ОК-5 – способность к самоорганизации и самообразованию;
ПК-1 – способность к анализу и синтезу;
ПК – 8: способность использовать информационные средства и технологии при решении задач, возникающих в ходе профессиональной деятельности;
ОПК-4 – готовность сочетать теорию и практику для решения инженерных задач.
Производная неявно заданной функции
Если неявная функция одной переменной задана уравнением
,
а функция двух переменных – , то для нахождения производной функции одной переменной
и частных производных функции двух переменных
и
нет необходимости разрешать уравнения относительно функций
и
.
Рассмотрим два способа дифференцирования неявно заданной функции.
Способ 1. Продифференцировать уравнение по
, считая
функцией от
, а уравнение
отдельно по
и по
, считая
функцией от
и
. Затем полученные выражения разрешить относительно
(в случае функции одной переменной) и относительно
,
(в случае функции двух переменных).
Замечание. Производная неявно заданной функции является неявно заданной функцией.
Пример. Найти производные неявно заданных функций.
1. – неявно заданная функция одной переменной.
.
Выразим :
.
2. – неявно заданная функция двух переменных.
Найдем частные производные и
. Для этого:
– продифференцируем уравнение по :
, выразим
:
;
– продифференцируем уравнение по :
, выразим
:
.
Таким образом, и
.
Способ 2.
Пусть дана неявно заданная функция одной переменной.
1) Подставим в уравнение функцию
:
.Продифференцируем полученное уравнение по независимой переменной
как сложную функцию двух переменных, используя формулу (2.3.11) (см. п. 2.3.4).
, тогда
,
.
Таким образом, .
2) Пусть дана неявно заданная функция двух переменных.
Продифференцируем по
и по
как сложную функцию, используя формулу (2.3.11) (см. п. 2.3.4).
,
.
Таким образом, ,
.
Примеры. Найти производные неявно заданных функций.
1. – неявно заданная функция одной переменой.
, здесь
.
,
.
2. – неявно заданная функция двух переменных.
, здесь
.
,
,
.
Тогда ,
,
т.е. ,
.
Оба рассмотренных способа применяются и для вычисления частных производных неявно заданной функции независимых переменных вида
, (3)
где .
Чтобы найти – частную производную такой функции по переменной
, необходимо продифференцировать уравнение (3) по
, считая
функцией от переменных
(способ 1), или воспользоваться формулой
(способ 2).