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- 2021-06-16 发布
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第一章
微积分学的创始人
:
德国数学家
Leibniz
微分学
导数
描述函数变化快慢
微分
描述函数变化程度
都是描述物质运动的工具
(
从微观上研究函数
)
导数与微分
导数思想最早由法国
数学家
Ferma
在研究
极值问题中提出
.
英国数学家
Newton
一、引例
二、导数的定义
三、导数的几何意义
四、函数的可导性与连续性的关系
五、单侧导数
第一节
导数的概念
第一章
一、 引例
1.
变速直线运动的速度
设描述质点运动位置的函数为
则 到 的平均速度为
而在 时刻的瞬时速度为
自由落体运动
2.
曲线的切线斜率
曲线
在
M
点处的切线
割线
M N
的极限位置
M T
(
当 时
)
割线
M N
的斜率
切线
MT
的斜率
两个问题的
共性
:
瞬时速度
切线斜率
所求量为
函数增量
与
自变量增量
之比的极限
.
类似问题还有
:
加速度
角速度
线密度
电流强度
是
速度增量
与
时间增量
之比的极限
是
转角增量
与
时间增量
之比的极限
是
质量增量
与
长度增量
之比的极限
是
电量增量
与
时间增量
之比的极限
变化率问题
二、导数的定义
定义
1 .
设函数
在点
存在
,
并称此极限为
记作
:
即
则称函数
若
的
某邻域内
有定义
,
在点
处
可导
,
在点
的
导数
.
运动质点的位置函数
在 时刻的瞬时速度
曲线
在
M
点处的切线斜率
不存在
,
就说函数
在点 不可导
.
若
也称
在
若函数在
开区间
I
内每点都可导
,
此时
导数值构成的新函数称为
导函数
.
记作
:
注意
:
就称函数
在
I
内可导
.
的导数为
无穷大
.
若极限
例
1.
求函数
(
C
为常数
)
的导数
.
解
:
即
例
2.
求函数
解
:
说明:
对一般幂函数
(
为常数
)
例如,
(以后将证明)
例
3.
求函数
的导数
.
解
:
则
即
类似可证得
例
4.
求函数
的导数
.
解
:
即
原式
是否可按下述方法作
:
例
5.
证明函数
在
x
= 0
不可导
.
证
:
不存在
,
例
6.
设
存在
,
求极限
解
:
原式
三、 导数的几何意义
曲线
在点
的切线斜率为
若
曲线过
上升
;
若
曲线过
下降
;
若
切线与
x
轴平行
,
称为
驻点
;
若
切线与
x
轴垂直
.
曲线在点
处的
切线方程
:
法线方程
:
例
7.
问曲线
哪一点有铅直切线
?
哪一点处
的切线与直线
平行
?
写出其切线方程
.
解
:
令
得
对应
则在点
(1,1) , (–1,–1)
处与直线
平行的切线方程分别为
即
故在原点
(0 , 0)
有铅直切线
四、 函数的可导性与连续性的关系
定理
1.
证
:
设
在点
x
处可导
,
存在
,
因此必有
其中
故
所以函数
在点
x
连续
.
注意
:
函数在点
x
连续,但在该点未必可导
.
反例
:
在
x
= 0
处连续 ,
但不可导
.
即
在点
的某个
右
邻域内
五、 单侧导数
若极限
则称此极限值为
在 处的
右 导数
,
记作
即
(
左
)
(
左
)
例如
,
在
x
= 0
处有
定义
2
.
设函数
有定义
,
存在
,
定理
2.
函数
在点
且
存在
简写为
在点
处
右
导数存在
定理
3.
函数
在点
必
右
连续
.
(
左
)
(
左
)
若函数
与
都存在
,
则称
显然
:
在闭区间
[
a
,
b
]
上可导
在开区间
内可导
,
在闭区间
上可导
.
可导的
充分必要条件
是
且
内容小结
1.
导数的实质
:
3.
导数的几何意义
:
4.
可导必连续
,
但连续不一定可导
;
5.
已学求导公式
:
6.
判断可导性
不连续
,
一定不可导
.
直接用导数定义
;
看左右导数是否存在且相等
.
2.
增量比的极限
;
切线的斜率
;
思考与练习
1.
函数 在某点 处的导数
区别
:
是函数
,
是数值
;
联系
:
注意
:
有什么区别与联系
?
?
与导函数
2.
设
存在
,
则
3.
已知
则
4.
若
时
,
恒有
问
是否在
可导
?
解
:
由题设
由夹逼准则
故
在
可导
,
且
5.
设
,
问
a
取何值时
,
在
都存在
,
并求出
解
:
显然该函数在
x
= 0
连续
.
故
时
此时
在
都存在
,
备用题
解
:
因为
1.
设
存在
,
且
求
所以
在
处连续
,
且
存在,
证明
:
在
处可导
.
证
:
因为
存在,
则有
又
在
处连续
,
所以
即
在
处可导
.
2.
设
故
千秋沧桑锻造出的不朽思想
谢谢同学们的认真听课,非常愿意和同学共同感受人类历史中这段撼人心灵的智力奋斗,共同分享人类思维的伟大成果
---
微积分
人类文明结晶出的伟大智慧