一、微分的概念讲解
高等数学函数的微分
1
1 x
2
d (log a x)
1 x ln a
dx
d (ln x ) 1 dx x
d (arcsin x) 1 dx 1 x2
d (arccos x) 1 dx 1 x2
d
(arctan
x)Leabharlann 11 x2
dx
d
(arccot
x)
1
1 x
2
dx
2.函数和、差、积、商的微分法则
函数的微分
一、微分的概念 二、微分的几何意义 三、微分公式及运算法则 四、微分在近似计算中的应用
一、微分的概念
1、案例:正方形金属薄片受热后面积的改变量.
设边长由x0变到x0 x,
x0
x0x
x (x)2
x
正方形面积 y x2 ,
y (x0 x)2 x02
2x0 x (x)2 .
dy / 记作
x x0 即 dy / xx0 f (x0 )x.
3、定义 函数y = f (x)在任意点x的微分,称为函 数的微分,记为dy或df (x)。即
dy f (x) x
若y = x,则 dy dx (x) x x
dy f (x)dx 微分公式
(1)
(2)
y x02 x0x x0
(1) : x的线性函数,且为y的主要部分;
(2) :x的高阶无穷小,当x 很小时可忽略.
因此△y≈2x0△x。
由于y x2 f (x0 ) 2x0 所以y f (x0 )x
问题:这个线性函数(改变量的主要部分)是否 所有函数的改变量都有?它是什么?如何求?
导数微分知识点总结
导数微分知识点总结一、微分的定义微分是微积分中的基本概念之一。
在微积分中,微分是用来描述函数在某一点上的变化率的概念。
设函数y=f(x),若x在x_0处有一个增量Δx,对应的函数值的增量Δy=f(x_0+Δx)-f(x_0),那么函数f(x)在点x_0处的微分dy=f'(x_0)dx,其中f'(x_0)是函数f(x)在点x_0处的导数。
二、导数的定义导数是微分的数学概念,是用来描述函数在某一点上的变化率的概念。
设函数y=f(x),在x_0处导数f'(x_0)的定义为:若极限lim_(Δx→0)(f(x_0+Δx)-f(x_0))/Δx存在,那么称该极限为函数f(x)在x_0处的导数,记作f'(x_0)。
导数描述了函数在某一点上的瞬时变化率,也可以用偏导数来描述多元函数的变化率。
三、微分和导数的关系微分和导数是密切相关的概念,它们之间存在着密切的联系。
微分dy=f'(x_0)dx,其中f'(x_0)是函数f(x)在点x_0处的导数,可见微分和导数之间有直接的联系。
微分是导数的一种应用,而导数也可以通过微分来求得。
四、微分和导数的性质1.导数的性质:(1)常数的导数为0: (c)'=0(2)幂函数的导数: (x^n)'=nx^(n-1)(3)和差函数的导数: (f(x)+g(x))'=f'(x)+g'(x),(f(x)-g(x))'=f'(x)-g'(x)(4)积函数的导数: (f(x)g(x))'=f'(x)g(x)+f(x)g'(x)(5)商函数的导数: (f(x)/g(x))'=[f'(x)g(x)-f(x)g'(x)]/g^2(x)(6)复合函数的导数: 若y=f[g(x)],则y'=(f[g(x)])'=f'(g(x))g'(x)2.微分的性质:(1)微分的线性性质:若函数y=f(x)和y=g(x)的微分分别为dy=f'(x)dx和dy=g'(x)dx,那么有:d(af(x)+bg(x))=adf(x)+bdg(x)(2)微分的乘法法则:若函数y=f(x)和y=g(x)的微分分别为dy=f'(x)dx和dy=g'(x)dx,那么有:d(f(x)g(x))=f(x)dg(x)+g(x)df(x)五、导数的计算方法1.通过定义求导:根据导数的定义,可以直接求出给定函数的导数。
微分的知识点总结
微分的知识点总结一、微分的基本概念微分是微积分中的一个重要概念,它是研究函数变化率的一种数学工具。
在微分学中,我们将函数在某一点的变化率称为该点的导数,用数学符号表示为f’(x)或y’。
其中f’(x)代表函数f(x)在x点的导数,y’代表函数y(x)在x点的导数。
在微分学中,函数在某一点的微分是函数在该点的导数与自变量的微小增量之积。
即如果函数y=f(x)在点x处可导,则在这一点,函数f(x)在自变量x的增量Δx的一个小区间内的增量Δy与自变量x的增量Δx之比接近于某一常数k,当Δx趋于0时,这一比值趋于常数k,则常数k称为函数f(x)在x点的导数。
因此,函数在某一点的微分可以用下式表示:dy = f’(x)·dx其中dy是函数在x点的微分,f’(x)是函数在x点的导数,dx是自变量x的微小增量。
微分的基本概念可以用图形表达,函数在x点处的微分可以用函数的切线来表示。
函数在x点处的微分就是函数在这一点的切线的斜率。
二、微分的求法微分的求法有不同的方法,主要包括几何法、代数法和微分方程法。
1. 几何法几何法是通过函数的图形上的点的切线来求函数在某一点的微分。
函数在某一点的微分是该点的切线的斜率。
2. 代数法代数法是通过导数的定义来求函数在某一点的微分。
导数的定义是函数在某一点的变化率,导数即函数的微分。
3. 微分方程法微分方程法是通过微分方程来求函数在某一点的微分。
微分方程是用微分形式表达的方程,通常包括微分变量的导数和未知函数变量。
微分方程法是微分学的一个重要应用领域,用于求解实际问题中的微分方程。
三、微分的应用微分是微积分的重要分支,有着广泛的应用。
微分在工程、物理、经济学、生物学等领域都有重要应用。
微分的主要应用包括:导数的应用、微分方程的应用、微分的几何应用等。
1. 导数的应用导数是微分的本质,是函数在某一点的变化率。
导数在物理学、经济学等领域有广泛的应用。
例如在物理学中,速度和加速度是物体运动的导数,而在经济学中,边际成本和边际收益是函数的导数。
微分概念及其计算
微分概念及其计算微分是微积分的一个重要概念,指的是在数学中研究函数局部变化的方法。
微分的计算方法主要通过求导来实现。
本文将详细介绍微分的概念和计算方法。
一、微分的概念微分是函数在其中一点的变化量与自变量的变化量的比率。
对于一个函数y=f(x),如果在其中一点x0处存在一个常数A,使得当x在x0附近变化时,函数f(x)与直线y=f(x0)+A(x-x0)之间的差异可以忽略不计,那么这个常数A就是函数f(x)在点x0处的微分,记作dy。
具体来说,如果函数f(x)在点x0处可导,则其微分dy满足以下等式:dy = f'(x0)dx其中,f'(x0)表示函数f(x)在点x0处的导数,dx表示自变量x的变化量。
二、微分的计算计算微分的方法有很多种,根据函数的不同形式和求导规则,可以使用以下几种常见的求导方法。
1.基本求导法则基本求导法则是求导的基本规则,包括常数微分法、幂函数微分法、指数函数微分法、对数函数微分法、三角函数微分法等。
根据不同的函数类型和导数规则,可以迅速求出函数的导数。
2.高阶导数与迭代法对于函数的高阶导数,可以使用迭代法进行求解。
迭代法的基本思想是通过对导数的连续求导来得到高阶导数。
例如,若f'(x)存在且可导,则f"(x)=(f'(x))',f"'(x)=(f"(x))',以此类推。
3.复合函数的导数对于复合函数,即由两个或多个函数经过运算得到的函数,可以根据链式法则求导。
链式法则指出,若y=f(u)和u=g(x)均可导,则复合函数y=f(g(x))的导数可以通过两者的导数相乘得到:dy/dx=f'(g(x))g'(x)。
4.隐函数的求导对于隐函数,即由一个方程所定义的函数,可以通过求导的方式进行计算。
隐函数的求导主要利用了导数的局部线性近似性质,将方程两边同时对自变量求导。
5.参数方程的求导参数方程指的是自变量和因变量都由参数t决定的函数形式。
微分知识点总结
微分知识点总结一、微分的基本概念1. 导数的定义在微分的讨论中,导数是一个非常核心的概念。
在数学中,导数表示了函数在某一点的变化率,也可以理解成函数曲线在该点的切线斜率。
设函数y=f(x),在点x0处的导数定义为:\[ f'(x_0)=lim_{\Delta x\to 0} \frac{f(x_0+\Delta x)-f(x_0)}{\Delta x} \]2. 微分的概念微分是导数的一个相关概念,它主要研究了函数在某一点的局部线性变化。
设函数y=f(x),在点x0处的微分dy定义为:\[ dy=f'(x_0)dx \]3. 微分形式微分dy=f'(x)dx这个等式称为微分形式,它表示了函数在某一点的微分。
在微分形式中,导数f'(x)表示了函数在该点的变化率,dx表示自变量x的变化量,dy表示因变量y的对应变化量。
4. 微分的几何意义从几何学的角度来看,微分表示了函数曲线在某一点处的切线斜率。
也就是说,微分可以帮助我们理解函数在某一点的局部变化规律,对于研究函数的极值、凹凸性、临界点等性质非常重要。
二、微分的性质1. 微分的线性性质设函数y=f(x),g(x)分别在点x0处可导,常数a、b,则:\[ d(af(x)+bg(x))=af'(x)dx+bf'(x)dx \]这个性质表示了微分在加法、乘法和数乘方面的线性性质,这对于微分的运算和计算是非常重要的。
2. 链式法则如果函数y=f(u),u=g(x)都分别在对应的点可导,那么复合函数y=f(g(x))在x0的微分为:\[ dy=f'(u)g'(x)dx \]链式法则是微分中的一个重要性质,它描述了复合函数的微分计算规则。
对于求解复合函数的微分非常有用。
3. 高阶微分高阶微分指的是对微分的多次计算,设函数y=f(x),它的一阶微分为dy=f'(x)dx,二阶微分为d2y=f''(x)dx2,以此类推。
微分的基本概念与计算方法
微分的基本概念与计算方法微分是微积分学中一个重要的概念,它用于描述函数在某一点处的变化率。
微分的概念包括函数的导数、导函数以及微分的计算方法。
本文将介绍微分的基本概念和计算方法。
一、微分的基本概念微分的基本概念是描述函数在某一点处的变化率。
对于函数f(x),它在点x处的微分可以表示为 df(x) = f'(x)dx,其中f'(x)表示函数f(x)在点x处的导数,dx表示自变量x的增量。
微分可以理解为函数f(x)在点x处的线性逼近。
当dx趋近于0时,微分趋近于函数在该点的切线斜率。
二、微分的计算方法微分的计算方法主要有以下两种:几何法和代数法。
1. 几何法几何法是一种直观的计算微分方法,它通过绘制函数的图形和切线来计算微分。
具体步骤如下:(1)确定函数f(x)在点x处的切线;(2)切线与x轴的交点为(x, f(x)),将x的增量表示为dx,函数的增量表示为df(x);(3)根据切线的斜率计算导数f'(x);(4)得到微分df(x) = f'(x)dx。
2. 代数法代数法是一种通过运用导数的性质和规则来计算微分的方法。
具体方法如下:(1)根据函数f(x)的定义,求导数f'(x);(2)将dx看作一个无穷小量,将f'(x)dx作为微分df(x);(3)得到微分df(x) = f'(x)dx。
三、微分的应用微分在数学和其他应用领域中具有广泛的应用,包括但不限于以下几个方面:1. 极值问题通过微分可以求解函数的极值问题。
根据函数的导数和微分的性质,可以求解函数的最大值和最小值,并找到极值点的坐标。
2. 曲线的切线与法线微分的概念可以用来求解曲线在不同点处的切线和法线。
通过计算函数在给定点处的导数和微分,可以确定曲线在该点处的切线和法线的斜率和方程。
3. 速度和加速度微分的概念可以用来描述物体在运动过程中的速度和加速度。
通过求解位置函数的导数和微分,可以得到物体在某一时刻的速度和加速度。
微分的概念和计算
微分的概念和计算微分在数学中是一个重要的概念,它是微积分的基础之一。
微分的概念和计算是求导数的过程,通过微分,我们可以研究函数在某一点的变化率和曲线的斜率。
本文将详细介绍微分的概念和计算方法。
一、微分的概念微分是数学中一个基本的概念,它描述了函数在某一点的变化率。
对于一个函数f(x),我们可以将其在某一点处的微分表示为df(x)或者dy。
微分可以表示函数在该点附近的线性逼近。
在微分的概念中,有一个非常重要的概念叫做导数。
导数描述了函数在某一点的瞬时变化率,可以用来表示函数图像上某一点的切线的斜率。
导数是微分的计算结果。
二、微分的计算方法微分的计算方法主要包括两种,一种是基于极限的方法,另一种是基于公式的方法。
1. 基于极限的方法基于极限的方法是微分的基本思想,通过求极限来计算微分。
对于一个函数f(x),它在x点的导数可以表示为f'(x),即f(x)在x点的瞬时变化率。
导数的计算公式如下:f'(x) = lim(h→0) [f(x+h) - f(x)] / h在计算导数时,我们可以根据具体的函数形式进行具体的计算方式,如常见的幂函数、指数函数、对数函数等等。
2. 基于公式的方法基于公式的方法是一种更加简单和快捷的计算微分的方法,它利用了一些函数的特定规律和性质。
对于常见的函数,我们可以利用一些已知的微分公式进行计算。
例如,对于多项式函数f(x) = ax^n,它的导数可以表示为f'(x) =nax^(n-1)。
这是一个常用的微分公式,可以简化我们的计算过程。
三、微分的应用微分作为微积分的基本概念,被广泛应用于各个领域。
以下是微分的一些常见应用:1. 曲线的切线和法线:通过微分,我们可以准确地求得曲线在某一点处的切线和法线。
这在物理学、工程学等领域中是非常重要的应用。
2. 极值问题:通过导数的计算,我们可以找到函数的极值点,即函数的最大值和最小值。
这在经济学、物理学等领域中有着广泛的应用。
《应用高等数学》微分的定义及微分的几何意义
《应用高等数学》微分的定义及微分的几何意义微分的定义:微分是微积分中的一个重要概念,是研究函数变化率和函数的局部特性的工具。
微分的定义可以通过极限的方式来描述。
对于函数f(x),如果存在一个实数a和一个实数k,使得当x无限接近a时,函数f(x)的增量Δy和自变量增量Δx之比无限接近于k,即k = lim(Δy/Δx) = lim(f(x) - f(a))/(x - a),其中lim表示极限。
微分的几何意义:微分在几何上有着重要的意义,它可以用来描述函数的局部特性和刻画曲线的形状。
微分可视为函数曲线在其中一点处的切线斜率。
具体来说,微分的几何意义主要包括以下几个方面:1.切线的斜率:假设有一个函数曲线y=f(x),在其中一点P处的切线斜率就是函数在该点的导数f'(x),也称为函数的微分。
微分告诉我们,函数曲线在该点附近的变化速度,即函数值的增减率。
2.切线与曲线的切点:微分还可以确定函数曲线与其切线的切点位置。
给定一个曲线f(x)和一个点P,通过微分求解,可以得到切线与曲线的切点坐标。
3.泰勒展开:微分的另一个重要应用是构造泰勒展开式。
泰勒展开式可以将一个函数在其中一点展开为一个无穷级数,通过微分的概念,可以推导出泰勒展开式的表达式,并且可以利用泰勒展开式来逼近函数的近似值。
4.极值点:微分还可以帮助我们确定函数的极值点。
当函数在其中一点处的微分为零时,说明函数在该点处取得了极值。
通过对微分进行求解,可以求得函数的极值点。
总之,微分在几何上是一种刻画函数曲线局部特性的工具。
它不仅可以帮助我们理解函数的变化规律和刻画曲线的形状,还可以用于求解切线的斜率、切点的位置、构造泰勒展开式以及寻找极值点等问题。
微分是微积分中的重要概念,对于深入理解函数和曲线的性质具有重要意义。
一、微分的概念
f ( x ) (Δ x )2 f ( x ) (d x )2 .
或写作 d 2 y f ( x )d x 2 , 称为 f 的二阶微分.
注 由于 Δ x 与 x 无关, 因此 x 的二阶微分 d(Δ x )
d(d x ) d 2 x 0, 它与 d x 2 (d x )2 , d( x 2 ) 2 x d x
sin x x, tan x x, ln1 x x , e x 1 x .
例5 试求 sin 33o 的近似值 ( 保留三位有效数字 ). π π π ), 取 f ( x ) sin x , x0 , 解 sin 33 sin( 6 60 6 x π , 由公式 (9) 得到 60
果已知测量值 x0 的误差限为 x , 即
| Δ x | | x x0 | x ,
则当 x 很小时, 量 y0 的绝对误差估计式为:
| Δ y | | f ( x ) f ( x0 ) | | f ( x0 )Δ x | | f ( x0 ) | x .
Δ x 的线性部分 2 xΔ x 和 Δ x 的高阶部分( Δ x )2.因
此, 当边长 x 增加一个微小量 Δ x 时, Δ S 可用 Δ x
的线性部分来近似. 由此产生的误差是一个关于
2 ( Δ x ) 的高阶无穷小量 , 即以 Δ x 为边长的小 Δx
正方形(如图).
x2
2
xΔ x
Δx
xΔ x
d (sin x ) cos x dx ;
ห้องสมุดไป่ตู้
d (a ) a ln a dx .
x
x
二、微分的运算法则
由导数与微分的关系,可方便得出微分运算法则:
函数微分知识点总结
函数微分知识点总结一、微分的定义函数微分是指在某一点上对函数进行线性近似的过程。
具体来说,给定函数f(x)以及其在某一点x0处的函数值f(x0),我们希望找到一个线性函数y=kx+b,使得当x接近x0时,f(x)和y的差别尽可能小。
这个线性函数的斜率k即为函数f(x)在点x0处的导数值f’(x0),而b即为函数f(x)在点x0处的函数值f(x0)。
因此,函数f(x)在点x0处的微分可以表示为:dy = f’(x0) * dx其中,dx表示自变量x的微小变化量,而dy表示函数值在此变化量下的变化量。
二、微分的性质1. 可加性对于两个函数u(x)和v(x),它们的微分满足以下性质:d(u+v) = du + dv2. 乘法法则对于两个函数u(x)和v(x),它们的微分满足以下性质:d(uv) = u * dv + v * du3. 除法法则对于两个函数u(x)和v(x),它们的微分满足以下性质:d(u/v) = (vdu - udv) / v^24. 复合函数微分法则对于复合函数y = u(v(x)),它的微分可以表示为:dy = u’(v(x)) * dv其中,u’表示u对其自变量的导数。
三、微分的计算1. 导数的定义函数f(x)在点x0处的导数定义为:f’(x0) = lim(h->0) (f(x0+h) - f(x0)) / h2. 基本函数的微分常用函数的微分公式如下:常数函数:d(C) = 0幂函数:d(x^n) = nx^(n-1)dx指数函数:d(a^x) = a^xln(a)dx对数函数:d(lgx) = 1/x dx三角函数:d(sin(x)) = cos(x)dx, d(cos(x)) = -sin(x)dx, d(tan(x)) = sec^2(x)dx3. 链式法则当函数y = u(v(x))时,它的导数可以表示为:dy/dx = du/dv * dv/dx四、微分的应用1. 极值问题对于函数f(x),它在点x0处的极值满足f’(x0) = 0。
微分总结归纳
微分总结归纳微分是微积分的基础概念之一,是研究函数局部变化的工具。
通过微分运算,我们能够获得函数在某一点的斜率,进而揭示函数的特点和规律。
本文将对微分的基本概念、计算方法以及应用进行总结归纳。
一、微分的基本概念微分的基本概念可以用极限的思想来解释。
对于函数y=f(x),在点x处的微分记作dy,表示函数在该点附近的一个小区间内的增量。
微分dy与自变量增量dx之间的关系可以用以下式子表示:dy = f'(x)dx其中,f'(x)表示函数f(x)在点x处的导数值,也称为函数的斜率或变化率。
微分的概念意味着我们可以用导数来描述函数在某一点的变化情况。
二、微分的计算方法微分的计算方法是微积分的重点之一。
根据函数的不同形式,我们可以采用不同的方法来进行微分计算。
1. 基本函数微分对于常见的基本函数,我们可以直接利用导数的定义和常用的导数公式进行微分计算。
例如,对于幂函数y=x^n,我们有如下的微分公式:dy/dx = nx^(n-1)2. 复合函数微分当函数是由多个基本函数复合而成时,我们需要运用链式法则进行微分计算。
链式法则告诉我们,复合函数的导数等于外层函数对内层函数的导数乘以内层函数对自变量的导数。
通过链式法则,我们可以逐步求解复杂函数的微分。
3. 隐函数微分当函数表达式中含有隐含的关系时,我们需要借助隐函数微分来求解函数的导数。
隐函数微分要求我们将含有导数的各项分离,并利用导数间的关系进行计算。
隐函数微分的思想在实际问题中具有广泛的应用。
三、微分的应用微分不仅是一种数学工具,同时也具有广泛的应用价值。
微分在物理学、经济学、生物学等领域都发挥着重要作用,以下是微分在几个典型应用中的体现。
1. 极值问题微分可以帮助我们判断函数的极值点。
通过求解导数为0的方程,我们可以找到函数取得极大值或极小值的点。
在实际问题中,极值问题是一类常见的优化问题,微分的方法为我们提供了寻找最优解的思路。
2. 斜率问题微分可以描述函数在某一点的斜率,从而帮助我们研究函数的变化趋势。
第三节微分理解微分的概念了解微分的几何意义掌握微分形式不变性和微分的运算法则会求函数的微分了解
第三节微分理解微分的概念了解微分的几何意义掌握微分形式不变性和微分的运算法则会求函数的微分了解微分是微积分的核心概念之一,是研究函数局部变化的工具。
本节将从理解微分的概念、了解微分的几何意义以及掌握微分形式不变性和微分的运算法则来探讨微分的性质,并展示如何求解函数的微分。
一、微分的概念微分是函数的局部变化率,表示函数在其中一点附近的变化情况。
在函数f(x)中,若f(x)在x0点处可导,则f(x)在x0处的微分为df=f'(x0)dx。
其中dx表示自变量x的微小增量,f'(x0)表示函数f(x)在x0点处的导数。
二、微分的几何意义微分的几何意义是切线的斜率。
对于函数f(x),若f(x)在x0点处可导,则其切线的斜率就是该点处的导数f'(x0)。
因此,微分可以用来刻画函数的局部变化情况。
三、微分形式不变性微分形式不变性指的是在函数变量的代换下,微分不会改变。
比如函数y=f(x),若x=g(t),则dy=f'(x)dx=f'(g(t))g'(t)dt。
这说明无论是用哪个自变量求微分,结果都是一样的。
四、微分的运算法则1.和差法则:(f±g)'(x)=f'(x)±g'(x)2.常数倍法则:(af)'(x)=af'(x),其中a为常数3.乘法法则:(f×g)'(x)=f'(x)g(x)+f(x)g'(x)4.除法法则:(f/g)'(x)=[f'(x)g(x)-f(x)g'(x)]/g^2(x),其中g(x)≠0五、求函数的微分1.对于多项式函数:若f(x)=a⋅x^n,其中a和n都是常数,则f'(x)=na⋅x^(n-1)。
2.对于指数函数:若f(x)=a^x,其中a是常数,则f'(x)=ln(a)⋅a^x。
3.对于对数函数:若f(x)=log_a(x),其中a是常数,则f'(x)=1/(x⋅ln(a))。
微分概念的通俗讲解
微分概念的通俗讲解所谓微分,就是把一个变量与自变量的函数的对应点连起来的线段的长度叫做这个变量的微分,记作dx=f(x)。
其中:f( x)=x^nx/n n表示未知数,可以是常数,也可以是某些变化的参数。
1、无限小数有意义,它是最简单的一类无限小数。
它的微分,就是它的原点的横坐标,一般用dx表示。
x=无限小数,也就是说横坐标等于零,而这个零也是原点。
由于它只是一个整数的有限小数,而不是一个真正的实数,所以不是由x的平方得到的,也不是通过计算得到的。
这样,它与原点之间的距离不是“无限”,而是“有限”。
不能无限接近原点,也不能无限远离原点。
这个无限远,实际上是一个非常精确的无限小数,可以称为微分的极限值。
微分是对无限小数来说的,而无限小数却是指无限接近原点的数。
我们可以把微分理解成“无限接近”。
例如,微分是无穷大,微分是零,但是你也可以说微分是无穷大,因为它并不“远离” 0,在1和0之间,始终是0。
其次,任何数都可以写成无限个整数之比的形式,其中每个整数可以取任何值,无论是什么,都是有限的,但是无限个整数之比仍然是无限个整数之比。
可见,有限小数的微分可以看成是无限小数的微分。
例如,当x→∞时,微分就是0,而且是没有单位的无限小数。
那么,可以定义微分的极限吗?可以的,不仅可以定义极限,还可以定义无穷小量。
2、有限小数也有意义,但只能微分一次。
有些有限小数虽然没有微分,但是可以通过它的部分因数与自变量的某些函数相似来证明它是有限小数。
例如,把0.5的分子去掉,就得不到一个有限小数; 0.5的分母加一倍,才是有限小数。
而且0.5的无限循环小数的分子、分母,也满足0.5的微分定义。
即微分等于0.5的循环节。
对于0.9、 1.3、1.6…,我们很容易验证它们的循环节是0.5。
3、没有意义,或者说根本不存在。
这种情况下,要引进一个新概念——无穷大。
微分是一个方向,所以微分是有方向的。
你再想,微分不可能是无穷大,因为这是根本不可能的事情,必须假设一个前提,而前提又是不能被证明的。
高等数学大学数学——微分讲解
lim Dy lim ADx o(Dx) lim (Ao(Dx) )A。
Dx0 Dx Dx0
Dx
Dx0
Dx
反之,若f(x)在点x可导,则
lim Dy f (x), Dy f (x)a ,Dyf (x)DxaDx,
Dx0 Dx
Dx
其中a0(当Dx0)。
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其中A与Dx无关,则称函数yf(x)在点x处可微。并称ADx 为函数yf(x)在点x处的微分,记作 dy或df(x),即
dydf(x)ADx。
说明: 微分是自变量的改变量Dx的线性函数,通常称为函
数改变量Dy的线性主部。
DDyydydyDDyyAADDxxo(oD(Dx)x,),limlimDDy ylimlimAADDx xo(oD(Dx)x)11。。
d(Cu)Cdu,
d(uv)vduudv, 复合函数的微分法则:
d (u ) vdu udv (v 0)。
v
v2
设yf(u)及uj(x)都可导,则复合函数yf[j(x)]的微
分为
dyf (u)du或dyyudu。
这是因为
dyyxdxf (u)j(x)dx。 又j(x)dxdu,所以,
§3.5 微 分
一、微分的定义 二、微分的几何意义 三、微分法则 四、微分在近似计算中的应用
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铃
一、微分的定义
设有一个边长为x的正方形,其面积为S,显然Sx2。
如果边长改变Dx,则面积的改变量为
DS(xDx)2(x)22xDx(Dx)2。
数学意义:当Dx0时,
(Dx)2o(Dx) ; 2xDx 是 Dx 的
微分的通俗理解
微分的通俗理解微分是数学中一个重要的分支,它是分析函数图像和解决实际问题的基础。
(一)微分的定义微分的定义是:给定一个函数y=f(x),在某点x=a处的微分是指函数某点x改变量较小时,函数f(x)的变化率,这个可以用来衡量函数的斜率,用数学语言来描述就是:(f(x+Δx) - f(x))/Δx。
(二)微分的作用微分学是为了理解函数的运动规律,微分学对函数图像的变化和运动规律起到了极大的作用,在实际应用中,微分可以用来分析函数的变化状态,有助于求解机械运动的轨迹,求解热的流逝和物质的增长,了解自然现象的变化,以及解决各种实际问题。
(三)微分的应用1. 速度、加速度:对于求解物体移动时速度、加速度,就需要利用微分求解,特别是对于曲线上物体的移动,微分分析就会更好地帮助我们求解问题。
2. 自然界现象:微分学也可以应用到自然界现象中,比如说温度的变化、物质的增长,湍流和新物质的变化表现就可以很好的用微分来描述和解决问题。
3. 经济学分析和金融学研究:微分也可以用于经济学和金融学的研究,在经济学中,微分可以用于分析价格的变化和收入的增加,金融学中,我们也可以根据微分求解货币的汇率、利率的变动等等。
(四)总结微分是数学中一个重要分支,它是分析函数图像和解决实际问题的基础。
微分的定义是:给定一个函数y=f(x),在某点x=a处的微分是指函数某点x改变量较小时,函数f(x)的变化率,微分可以用来衡量函数的斜率,通过衡量函数的变化状态来分析函数的运动规律,并用于求解实际问题和解决经济/金融等学科的问题。
因此,微分作用十分广泛,是分析函数图像和解决实际问题的重要工具。
关于微分概念的教学
关于微分概念的教学微分是微积分中的重要概念,它是描述变化率和局部线性化的数学工具。
微分概念的理解对于学习微积分以及理解自然现象和工程问题都至关重要。
在本文中,我们将对微分的概念进行详细的教学,包括微分的定义、计算、应用以及相关的知识点。
一、微分的定义微分的定义最早可以追溯到17世纪的牛顿和莱布尼兹。
在现代微积分中,我们通常将微分定义为函数在某一点的导数。
具体来说,对于函数y=f(x),它在点x=a处的微分可以定义为:\[dy=f'(a) \cdot dx\]f'(a)表示函数f(x)在点x=a处的导数,dx表示自变量x的增量,dy表示因变量y的增量。
这个定义可以直观地解释为函数在某一点的斜率(即导数)乘以自变量的增量,得到因变量的增量。
这个定义也可以用极限的概念来表达,即:Δx表示自变量x的增量,f'(a)表示函数f(x)在点x=a处的导数。
可以看出,微分的定义与导数的概念密切相关,它们之间有着内在的联系。
二、微分的计算\[f'(a)=\lim_{\Delta x \to 0} \frac{f(a+\Delta x)-f(a)}{\Delta x}\]这个极限表示了函数f(x)在点x=a处的变化率,即斜率。
一旦求得了函数在某一点的导数,我们就可以通过导数的定义来计算微分,即:这个公式可以直接给出函数在某一点的微分。
在实际计算中,通常情况下会使用导数的规则和性质来计算微分,这样可以更加高效和便利。
如果我们已经知道了函数f(x)的导数f'(x)和自变量x的增量Δx,那么可以直接使用导数的值来计算微分:这样可以省去计算极限的步骤,更加方便和简洁。
三、微分的应用四、微分的相关知识点除了上述的基本概念和应用,微分还有一些相关的知识点,需要特别注意和理解。
首先是微分的反向过程——积分。
积分可以看作微分的反运算,它可以用来计算函数的面积、体积以及累积量。
其次是微分的几何意义。
关于微分概念的教学
关于微分概念的教学
微分是微积分中的一项重要概念,其定义和理解对于学生掌握微积分的基本原理和方法非常关键。
本文从定义、图形解释、计算和应用等方面,对微分概念的教学进行详细阐述。
一、微分的定义
微分概念最初由莱布尼兹提出,它是微积分里面关于极限和导数的基本概念之一。
微分可以看作是函数在某一点的导数,是函数的导数值与自变量相应的增量的乘积,即
f'(x)dx。
二、图形解释
微分的概念最初来源于几何的问题,图形解释是理解微分概念的重要方法之一。
图中以一条平滑曲线为例,我们可以用斜率来表示其在某一点的切线,切线的斜率即为函数在该点的导数。
同时,微分也可以用曲线上一点处的切线所对应的长度来表示,这种长度被称为微分。
三、微分计算
微分是一种基本的计算工具,在微积分中经常出现。
微分的计算可以通过一些基本的公式进行推导和计算,例如:
(1)常数函数的微分为0
(3)幂函数的微分为幂次减1后与系数的乘积,即nX^(n-1)
(4)指数函数的微分为其本身与ln(x)的乘积
(5)对数函数的微分为相应的导数除以自变量
四、微分的应用
微分在数学和科学的应用领域中有着广泛的应用,包括在微积分中的积分与微分的运算、微分方程的研究、组合和统计学中的概率计算等。
在物理学中,微分的应用也非常广泛。
例如,在描述运动物体的运动学中,可以用微分来描述物体在某一时刻的速度和加速度等;在描述物体的动力学中,微分可以用来描述物体的动量和能量等。
什么是微分
在数学中,微分是对函数的局部变化率的一种线性描述。
微分可以近似地描述当函数自变量的取值作足够小的改变时,函数的值是怎样改变的。
设函数y = f(x)在x0的邻域内有定义,x0及x0 + Δx在此区间内。
如果函数的增量Δy = f(x0 + Δx) - f(x0)可表示为Δy = AΔx + o(Δx)(其中A是不依赖于Δx的常数),而o(Δx)是比Δx高阶的无穷小,(注:o读作奥密克戎,希腊字母),那么称函数f(x)在点x0是可微的,且AΔx称作函数在点x0相应于自变量增量Δx的微分,记作dy,即dy = AΔx。
函数的微分是函数增量的主要部分,且是Δx的线性函数,故说函数的微分是函数增量的线性主部(△x→0)。
通常把自变量x的增量Δx称为自变量的微分,记作dx,即dx = Δx。
于是函数y = f(x)的微分又可记作dy = f'(x)dx。
函数的微分与自变量的微分之商等于该函数的导数。
因此,导数也叫做微商。
当自变量X改变为X+△X时,相应地函数值由f(X)改变为f(X+△X),如果存在一个与△X无关的常数A,使f(X+△X)-f(X)和A·△X之差是△X→0关于△X的高阶无穷小量,则称A·△X是f(X)在X的微分,记为dy,并称f(X)在X可微。
一元微积分中,可微可导等价。
记A·△X=dy,则dy=f′(X)dX。
例如:d(sinX)=cosXdX。
微分概念是在解决直与曲的矛盾中产生的,在微小局部可以用直线去微分近似替代曲线,它的直接应用就是函数的线性化。
微分具有双重意义:它表示一个微小的量,因此就可以把线性函数的数值计算结果作为本来函数的数值近似值,这就是运用微分方法进行近似计算的基本思想。
一、微分的定义二、微分的基本公式三、微分的四则运算法则
(x2
1)dx (x 1) (x2 1)2
2xdx
1 (x
2x x2 2 1)2
dx.
例2 设y=x tan x-sin x,求dy. 解 dy d(x tan x sin x)
d(x tan x) d(sin x) tan x dx xd(tan x) cos xdx tan x dx x sec2 x dx cos x dx (tan x x sec2 x cos x)dx.
x f (x) f (x0 ) f (x0 ) (x x0 ) o(x x0 ). 当x很接近 x0 时,即| x || x x0 |很小时,就有近 似公式
f (x) f (x0 ) f (x0 ) (x x0 ),
即
f (x) f (x0 ) f (x0 ) (x x0 ).
当立方体的边长从 x0 变到 x0 x 时,相应的体 积增量
V (x0 x)3 x03 3x02 x (3x02 (x)2 (x)3 ). 函数增量 V分成两部分,一部分是 x 的线性部分 3x02 x, 一部分是关于 x 的高阶无穷小
3x0 (x)2 (x)3 o(x).
微分及其运算
一、微分的定义 二、微分的基本公式 三、微分的四则运算法则 四、微分形式的不变性 五、微分在近似计算中的应用
一、微分的定义
当正方形的边长从 x0 变到 x0 x 时,相应的面积 增量 S (x0 x)2 x02 2x0x (x)2 .函数增量 S 分成两部分,一部分是 x 的线性部分 2x0 x ,一部 分是关于x 的高阶无穷小 (x)2 o(x).
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d2 y f ( x)d x2;
(6)
当 x 是中间变量( y f ( x), x (t) ) 时, 二阶微分
为
d2 y d( f ( x)dx ) f ( x)d xd x f ( x)d(d x)
f ( x)d x2 f ( x)d2 x.
(7)
依次下去, 可由 n 1 阶微分求 n 阶微分: dn y d (dn1 y) d( f (n1)( x) dxn1) f (n)( x)d xn .
对 n 2 的 n 阶微分均称为高阶微分. 高阶微分不
具有形式不变性. 当 x 是自变量时, y f ( x) 的二
阶微分是
一、微分的概念
微分从本质上讲是函数增量中关于自变量增量的 线性部分, 请先看一个具体例子. 设一边长为 x 的正方形, 它的面积 S = x 2 是 x 的函 数. 如果给边长 x 一个增量 Δ x , 正方形面积的增量 Δ S ( x x)2 x2 2x x ( x)2 由两部分组成 : Δ x 的线性部分 2xΔx 和 Δ x 的高阶部分( Δ x )2.因 此, 当边长 x 增加一个微小量 Δx 时, Δ S 可用Δx
它比 (6) 式多了一项 f ( x)d2 x, 当 x (t) 时,
d2 x (t)dt 2 不一定为 0, 而当 x 为自变量时,
d2 x 0.
例4 设 y f ( x) sin x , x (t) t 2, 求 d2 y.
解法一 先将 x (t) 代入 y f ( x), 得 y sin t 2,
sin x x, tan x x, ln1 x x, ex 1 x.
例5 试求 sin 33o 的近似值 ( 保留三位有效数字 ).
解
sin 33
sin(
π 6
π 60
),
取
f ( x) sin x,
x0
π 6
,
x
π 60
,
由公式 (9) 得到
sin 33 sin ( π ) cos ( π ) π 0.545 .
的线性部分来近似. 由此产生的误差是一个关于 Δ x 的高阶无穷小量 (Δ x)2, 即以 Δ x 为边长的小 正方形(如图).
x2
xΔ x
Δx 2
xΔ x
定义 5 设函数 y f ( x), x U ( x0 ). 如果增量
Δ y f ( x0 Δ x) f ( x0 ) 可以表示成
表示为 x 的线性部分 f ( x0 )Δ x ,与关于Δ x 的高
阶无穷小量部分 o(Δ x) 之和.所以 f 在点 x0 可微, 且 d y x x0 f ( x0 )Δ x .
微分概念的几何解释, 示于下图:
f 在点 x0 的增量为 Δy RQ,
而微分是 dy RQ,
y
于是
Δy A o(1). Δx
f
( x0 )
lim
Δ x 0
Δy Δx
lim ( A
Δ x0
o(1))
A
,
即 f 在点 x0 可导, 且 f ( x0 ) A . (充分性) 设 f 在点 x0 处可导,则由 f 的有限增量 公式 Δ y f ( x0 )Δ x o(Δ x), 说明函数增量 Δ y 可
(3)
它既依赖于 Δ x , 也与 x 有关.
习惯上喜欢把Δ x 写成 d x ,于是 (3) 式可改写成
d y f ( x)d x , x I .
(4)
这相当于 y x 的情形, 此时显然有 d y dx Δ x .
(4) 式的写法会带来不少好处, 首先可以把导数看
成函数的微分与自变量的微分之商, 即
记 x x0 Δ x , 即当 x x0 时,(8) 式可改写为
f ( x) f ( x0 ) f ( x0 ) ( x x0 ).
(9)
(9) 式的几何意义是当 x 与 x0充分接近时, 可用点
P( x0, f ( x0 )) 处的切线近似代替曲线, 这种线性近 似的方法可以简化一些复杂的计算问题. 公式 (9) 分别用于sin x, tan x, ln(1+x), ex ( x0= 0 ), 可得近似计算公式 ( 试与等价无穷小相比较 ):
38792.39
cm3
,
V
05 2
138.54cm3 ;
V
|V0 |
1 2 1 6
πd02 πd03
d
3 d
d0
3.57 ‰.
u( x) v( x)d u( x) u( x)dv( x)
3.
d
v( x)
v2(x)
;
4. d ( f g( x)) f (u) g( x)d x , 其中 u g( x) .
由于 d u g( x)d x , 故运算法则 4 又可以写成
d y f (u)du . 它在形式上与(4)式完全一样, 不管 u 是自变量还
三、高阶微分
若将一阶微分 d y f ( x)Δ x 仅看成是 x 的函数, 则当 f 二阶可导时, dy 关于 x 的微分为 d(d y) d( f ( x)Δ x ) f ( x)Δx Δx f ( x)d(Δx)
f ( x) (Δx)2 f ( x) (d x)2. 或写作 d2 y f ( x)d x2 , 称为 f 的二阶微分. 注 由于Δ x 与 x 无关, 因此 x 的二阶微分 d(Δ x) d(d x) d2 x 0, 它与 d x2 (d x)2, d( x2) 2 xd x 三者各不相同, 不可混淆.
关于Δ x 的高阶无穷小量,而 d y 是Δ x 的线性函数.
更通俗地说, dy 是 Δ y 的线性近似.
定理 1 函数 f 在点 x0 可微的充要条件是 f 在
点 x0 可导, 且 d f ( x) x x0 f ( x0)Δ x .
证 (必要性) 如果 f 在点 x0 可微, 据 (1) 式有
于是 y 2t cos t 2, y 2cos t 2 4 t 2 sin t 2.由 (6) 得
d2 y ( 2cos t 2 4t 2 sin t 2 ) dt 2. 解法二 依 (7) 式得
d2 y f ( x)d x2 f ( x)d2 x sin xd x2 cos xd2 x sin t 2. ( 2t dt )2 cos t 2.2dt 2
d y f ( x) ,
(5)
dx
所以导数也称为微商. 更多的好处将体现在后面
积分学部分中.
例1 d(x ) x 1 dx ;
d (sin x) cos x dx ; d (a x ) a x ln a dx .
二、微分的运算法则
由导数与微分的关系,可方便得出微分运算法则: 1. d (u( x) v( x)) du( x) dv( x); 2. d( u( x)v( x)) v( x)du( x) u( x)dv( x);
Δ x0 RQ
f ( x0 ) 0 ,
故若
f
( x0 )
0,
则得到
lim
Δ x0
QQ RQ
0.
这说明当
Δ x 0 时, QQ 还是 RQ 的高阶无穷小量.
若函数 f 在区间 I 上每一点都可微,则称 f 是 I 上 的可微函数. f ( x) 在 I 上的微分记为
d y f ( x)Δ x, x I ,
§5.5 微 分
若在有限增量公式 y f (x0) x o( x)
中删去高阶无穷小量项 y 关于的x 一个线性近
似式, 这就是“微分”; 其中的线性因子f ( x0 )即为 导数.所以,微分和导数是一对相辅相成的概念.
一、微分的概念 二、微分的运算法则 三、高阶微分 四、微分在近似计算中的应用
则当 x 很小时, 量 y0 的绝对误差估计式为:
| Δ y | | f ( x) f ( x0 ) | | f ( x0 )Δ x | | f ( x0 ) | x . 称 y | f ( x0 ) | x 为 y0 的绝对误差限, 而 y0 的
相对误差限则为
Δ y AΔ x o(Δ x),
(1)
其中 A 是与 Δ x 无关的常数, 则称函数 f 在点 x0 可微, 并称 AΔx 为 f 在点 x0 处的微分, 记作
d y x x0 AΔ x, 或 d f ( x ) x x0 AΔ x . (2) 由定义, 函数在点 x0 处的微分与增量只相差一个
( 2cos t 2 4t 2 sin t 2 )d t 2. 如果将 f ( x)d2 x 漏掉就会产生错误.
四、微分在近似计算中的应用
1. 函数值的近似计算
由于 Δ y f ( x0 )Δ x o(Δ x), 故当 Δ x 很小时, 有
Δ y d y. 由此得
f ( x0 Δ x) f ( x0 ) f ( x0 )Δ x. (8)
6
6 60
2. 误差的估计
设数 x 是由测量得到的, y 是由函数 y f ( x) 经过
计算得到. 由于测量工具精度等原因, 存在测量误 差, 实际测得的值只是 x 的某个近似值 x0 . 由 x0 计 算得到的 y0= f (x0) 也是 y = f (x) 的一个近似值. 如
果已知测量值 x0 的误差限为 x , 即 | Δ x | | x x0 | x ,