函数连续与导数
函数连续性、导数及其应用
§1 函数的连续性定义:设函数y =f (x )在点x 0的某一邻域内有定义,如果那么就称函数f (x )在点x 0连续.)()(lim 00x f x f xx =→一、连续函数的概念函数连续要满足三个条件(1) 在x =x 0有定义;(2)存在;(3))(lim 0x f x x →)()(lim 00x f x f xx =→例1.2sin 21,0(),0axx e x f x xa x ⎧+-≠⎪=⎨⎪=⎩在(-∞,+ ∞)上连续,求的值a 解:定义:若函数ƒ(x)在开区间(a , b)内的每一点都连续, 则称函数ƒ(x)在开区间(a , b)内连续;定义:若函数ƒ(x)在开区间(a , b)内连续, 且在左端点a右连续, 在右端点b 左连续, 则称函数ƒ(x) 在闭区间[a , b]内连续.一个函数在定义域上连续,从图像上看是连续不断的,“一笔”可以画出来的。
二、函数的间断点极其类型(1)在x =x 0没有定义;(2)虽在x = x 0有定义,但不存在;(3)虽在x = x 0有定义,且存在,但则函数f (x )在点x 0为不连续,而点x 0称为函数f (x )的不连续点或间断点.)(lim 0x f xx →)(lim 0x f x x →)()(lim 00x f x f x x ≠→x 1A 2A 0x 0x 1A 2A 0x Ax 1A 2A 0x 1A 0x间断点⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧振荡间断点极限为无穷的间断点无穷间断点第二类间断点存在,但不相等)跳跃间断点(左右极限相等)可去间断点(左右极限第一类间断点)(例2.解:例3.解:三、利用零点定理讨论方程的根.,)(轴至少有一个交点线弧与则曲轴的不同侧端点位于的两个连续曲线弧x x x f y =几何解释:a b 3ξ2ξ1ξxyo)(x f y =123()0,()0,()0f f f ξξξ===定理3(零点定理) 设函数)(x f 在闭区间 []b a ,上连续,且)(a f 与)(b f 异号(即0)()(<⋅b f a f ),那末在开区间()b a ,内至少有函数)(x f 的一个零点,即至少有一点ξ)(b a <ξ<,使0)(=ξf .§2 导数的概念一、导数概念的引例例1变速直线运动的速度?)(0=t v )(t s s =0s-)(0t t s ∆+tt s t t s t s v ∆-∆+=∆∆=)()(00时,0→∆t ()000000()()lim lim limt t t s t t s t sv t v t t∆→∆→∆→+∆-∆===∆∆)(0t v v →)(0t s -例2平面曲线的切线斜率x xxo y)(x f y =C 如图,如果割线MN绕点M旋转而趋向极限位置MT,直线MT就称为曲线C在点M处的切线.极限位置即.0,0→∠→NMT MN ).,(),,(00y x N y x M 设的斜率为割线MN 00tan x x y y --=ϕ,)()(00xx x f x f --=,,0x x M N C→−−−→−沿曲线的斜率为切线MT 000()()tan lim .x x f x f x k x x α→-==-αTϕN M二、导数的定义,)()(0);()()(00000000x x y x x f y x x f y x x y x f x x f y y x x x x x x x f y ='==→∆∆∆-∆+=∆∆+∆=记为处的导数,在点并称这个极限为函数处可导,在点则称函数时的极限存在,比当之与如果增量取得相应地函数仍在该邻域内)时,点(处取得增量在当自变量内有定义,的某个邻域在点设函数定义x x dxdy =,)(0x x dxx df =或xx f x x f x yy x x x x ∆-∆+=∆∆='→∆→∆=)()(limlim 00000即其它形式.)()(lim )(0000x x x f x f x f x x --='→.)()(lim )(0000hx f h x f x f h -+='→例3.0000()()()lim =x f x x f x x f x x x ∆→+∆--∆∆已知在处可导,则?000()()2lim 2x f x x f x x x∆→+∆--∆∆解:'02()f x =例4.证明:三、可导和连续的关系及应用1.可导和连续的关系定理凡可导函数都是连续函数,反之不一定.证明:设函数f (x )在点x 0处可导()()0000lim ()x x f x f x f x x x →-'=-则()()0000lim[]()lim()x x x x f x f x f x x x →→'-=-()()0lim x x f x f x →=即.连续在点函数0)(x x f ∴从图像上看,可导函数除了要求像连续函数那样“一笔”画完外还要求曲线是光滑的!2.左右导数(单侧导数)右导数:左导数:0000000()()()()()lim lim ;x x x f x f x f x x f x f x x x x ---→∆→-+∆-'==-∆0000000()()()()()lim lim ;x x x f x f x f x x f x f x x x x+++→∆→-+∆-'==-∆函数)(x f 在点0x 处可导⇔左导数)(0x f -'和右导数)(0x f +'都存在且相等. ★3.利用函数可导或连续解题例5.解:连续可导§3 函数微分的概念一、微分的定义定理:y =f(x )在可微的充分必要条件是f (x )在处可导,且当f (x )在点可微时,其微分一定是0x 0x 0x xx f dy ∆'=)(0(1) 必要性,)(0可微在点x x f ),(x o x A y ∆+∆⋅=∆∴,)(x x o A xy ∆∆+=∆∆∴xx o A x yx x ∆∆+=∆∆→∆→∆)(lim lim 00则.A =).(,)(00x f A x x f '=且可导在点即函数证明),()(0x x x f y ∆⋅α+∆⋅'=∆从而,)(0α+'=∆∆x f xy 即,)(0可导在点函数x x f ),(lim00x f xyx '=∆∆∴→∆),0(0→∆→αx ),()(0x o x x f ∆+∆⋅'=.)(,)(00A x f x x f ='且可微在点函数 ).(.0x f A '=⇔∴可微可导(2) 充分性()()dy d x x x x'==∆=∆?y x dy ==已知函数,求例1处的微分和在求函数312===x x x y 解:处的微分在函数12==x x y 1()2;x dy x x x ='=∆=∆处的微分在3=x xx x dy x ∆=∆'==6)(32例2解:由例2我们把微分常记为0()x x dyf x dx='=()dy f x dx'=二、可微与可导的关系两者是等价的三、微分的几何意义.,,MN MP M x 可近似代替曲线段切线段的附近在点很小时当∆xyo)(x f y =0x MT)αN xx ∆+0y∆x ∆PQ0()dy f x x '=∆tan x α=∆PQ=dy)(x o ∆§4 导数的计算(1) (C)'=0,(2) (xμ)'=μxμ-1,(3) (sin x)'=cos x,(4) (cos x)'=-sin x,(5) (tan x)'=sec2x,(6) (cot x)'=-csc2x,(7) (sec x)'=sec x⋅tan x,(8) (csc x)'=-csc x⋅cot x,(9) (a x)'=a x ln a,(10) (e x)'=e x,(11)axx aln1)(log=',(12)xx1)(ln=',(13)211)(arcsinxx-=',(14)211)(arccosxx--=',(15)211)(arctanxx+=',(16)211)cotarc(xx+-='.一、基本初等函数的导数公式211(17)()x x'=-1(18)()2xx'=二、反函数求导法则)(1])([1y f x f '='-.1(),()x f y y f x -==设函数其反函数为定理则.log 的导数求x y a =,0ln )(≠='a a a yy 且)(1)(log '='y a a x a a y ln 1=.ln 1a x = 是y a x =的反函数x y alog =.的导数求xa y =,0ln 1)(log ≠='ay y a 且)(log 1)('='y a a x ay ln 11=.ln a a x= y 是a x log =的反函数xa y =arctan y x =求的导数tan arctan x y y x ==是的反函数2(tan )sec 0,y x '=≠且1(arctan )(tan )x y '='21sec y =21sec (arctan )x =tan(arctan )x x=22sec (arctan )1tan (arctan )x x =+21x =+21(arctan )1x x'=+三、函数求导的四则运算法则及复合函数求导这部分知识都是我们高中时学过的内容,这里不再介绍,我们通过几个典型的例题加以复习巩固例1解:例2解:四、隐函数的求导1. 函数的表示法直接表示:解析式y=f(x) x∈D, 这样描述的函数称为显函数把一个隐函数化成显函数, 叫做隐函数的显化.一般地,如果变量x 和y 满足一个方程F (x ,y )=0,在一定条件下当x 取某区间内的任一值时,相应地总有满足这方程的唯一的y 值存在,那么就说方程F (x ,y )=0在该区间内确定了一个隐函数2. 隐函数定义极其求解有的隐函数可以化成显函数去求导数,但是并不是所有的隐函数都可以显化的,如:sin 0xy xy +=虽然不可以显化,但是求导函数是可以的,方法就是方程两边同时关于x (或y )求导,一般来说,导函数往往是含有x 和y 的解析式。
偏导数存在与函数连续的关系
偏导数存在与函数连续的关系
偏导数的存在与函数的连续性有以下关系:
1. 如果函数在某一点上的偏导数存在,那么函数在该点处连续。
如果函数在某一点上的偏导数存在,则说明该点的函数在该
点处沿着该方向的变化率存在,即函数在该点上的导数存在。
而导数的存在意味着函数在该点处的极限存在,因此函数在该点处连续。
2. 如果函数在某一点上的偏导数不存在,那么函数在该点处不连续。
如果函数在某一点上的偏导数不存在,则说明该点的函数在
该方向上的变化率不存在,即函数在该点上的导数不存在。
由于导数的存在与函数的连续性有关,因此函数在该点上不连续。
需要注意的是,偏导数的存在与函数的连续性只是一种充分条件,并非必要条件。
即函数在某一点处的偏导数存在并不意味着函数在该点处一定连续,反之亦然。
这是因为函数的连续性还受其他因素的影响,比如函数在该点处的极限是否存在等。
一元函数、极限、连续及导数知识点的总结
一元函数、极限、连续及导数知识点的总结一元函数
一元函数是一个只带有一个自变量的函数,只有一个输入参数,只允许有一个输出。
一般说来,函数f(x)叫做一元函数,其中x叫做函数的自变量,f(x)叫做函数的值。
一元函数的幂函数及其幂函数的导数常常被广泛使用,幂函数指的是函数 y=x^n(n
为实数)。
极限
极限是一种在数学中定义函数值的相对接近程度的概念。
极限可以描述函数当自变量
接近某一个值时,函数的值的趋势。
极限一般为存在极限、不存在极限、无穷极限等三种,不同的极限有不同的特征。
连续
连续是数学上定义函数和曲线的特性之一,它描述的是函数以某种方式连续改变,这
样输入变量可以有任意值。
若把实数轴上的点分割成了若干个,那么上述曲线就是连续的。
导数
导数是指某函数的变化速率,是指衡量函数值在不同点的变化情况,即求函数在某点
的切线斜率。
导数的求法有定义式求导方法和泰勒公式的方法,定义式求导方法是根据导
数的定义来求导,而泰勒公式是使用泰勒展开式来求导。
导数的几何意义,可导与连续的关系
导数的几何意义,可导与连续的关系
导数是描述函数变化趋势的一种数学工具,它的几何意义在于表现函数曲线在某一点处的切线斜率。
具体来说,一个函数在某一点处的导数值就是其曲线在该点处切线的斜率。
可以想象一个滑动的点在函数曲线上移动,当点处于某一位置时,其导数值就表示曲线在该点处的斜率。
可导与连续密切相关,因为连续是可导的必要条件之一。
如果一个函数在某一点处可导,那么它必定在该点处连续。
但反之不成立,即一个连续的函数不一定在每一点都可导。
例如,绝对值函数在 x=0 处连续,但在该点处不可导。
总之,导数是研究函数变化以及切线斜率的重要工具,而可导与连续则是描述函数性质的基本概念,它们在微积分学习中有着重要的地位。
微分,积分,导数,连续的关系
微分、积分和导数都是微积分的重要概念,它们之间有密切的关系,而连续性则是它们在数学中的基本性质之一。
微分(Differentiation)是用来研究函数的局部变化率的一种方法。
对于一个函数而言,微分可以得到它的导数。
导数表示函数在某一点的变化速率,即函数曲线在该点处的切线的斜率。
通过微分,我们可以研究函数在特定点的变化趋势和性质。
积分(Integration)则是求解函数的面积与累积效应的一种方法。
通过积分,我们可以得到函数的原函数或不定积分,也称为反导函数。
积分的结果有时被称为面积、累积或积累效应,具体取决于具体的应用领域。
积分可以用来计算曲线下的面积、曲线的长度、物理中的质量、体积、能量等。
导数(Derivative)和微分密切相关,是函数变化的基本性质。
导数表示函数在每个点的瞬时变化率,是函数的斜率或速率。
通过求导数,我们可以了解函数在每个点的变化趋势、极值点和拐点等。
微分与积分是互逆的操作,即微分可以看做是积分的逆过程。
导数与积分也有一定关系,在一些情况下,两者之间可以相互转化,如牛顿-莱布尼兹公式。
函数的连续性是微分和积分的基础。
如果一个函数在某个点上连续,那么它也是在该点可微分和可积分的。
连续性保证了函数的光滑性和一致性,使得微分和积分的运算更加可靠和准确。
因此,微分、积分和导数在数学中密不可分,它们共同构成了微积分的核心。
通过它们的运用,我们可以研究函数的性质、求解一些重要的数学问题,并在物理、工程、经济等领域中得到广泛应用。
第二讲:连续,导数、微分
o
1
x
跳跃间断点与可去间断点统称为第一类间断点. 跳跃间断点与可去间断点统称为第一类间断点. 特点 函数在点 x0处的左、右极限都存在 . 处的左、
处的左、 3.第二类间断点 如果 f ( x )在点 x0处的左、 第二类间断点 右极限至少有一个不存 在, 则称点 x0为函数 f ( x )的第二类间断点 . 1 例6 讨论函数 f ( x ) = x , x > 0,在x = 0处的连续性 . x , x ≤ 0, y
如果函数在开区间 (a , b )内连续 , 并且在左端点 x = a处右连续 , 在右端点 x = b处左连续 , 则称 函数 f ( x )在闭区间 [a , b]上连续 .
连续函数的图形是一条连续而不间断的曲线. 连续函数的图形是一条连续而不间断的曲线 例如, 例如 有理函数在区间 ( ∞ ,+∞ )内是连续的 .
三、小结
1.函数在一点连续必须满足的三个条件 函数在一点连续必须满足的三个条件; 函数在一点连续必须满足的三个条件 2.区间上的连续函数 区间上的连续函数; 区间上的连续函数 3.间断点的分类与判别 间断点的分类与判别; 间断点的分类与判别
第一类间断点:可去型 跳跃型 第一类间断点 可去型,跳跃型 可去型 跳跃型. 间断点 第二类间断点:无穷型 振荡型 第二类间断点 无穷型,振荡型 无穷型 振荡型.
二、函数的间断点
函数 f ( x)在点x0处连续必须满足的三个 条件:
(1) f ( x )在点 0处有定义; 在点x
( 2) lim f ( x )存在;
x → x0
( 3) lim f ( x ) = f ( x 0 ).
x → x0
如果上述三个条件中只 要有一个不满足 , 则称 函数 f ( x )在点 x0处不连续 (或间断 ), 并称点 x0为 f ( x )的不连续点(或间断点).
二元函数连续性与函数导数的关联分析
二元函数连续性与函数导数的关联分析函数的连续性和导数是微积分中的两个重要概念,它们在数学和科学的研究中起着至关重要的作用。
本文将探讨二元函数连续性与函数导数之间的关联,并分析它们在实际问题中的应用。
一、二元函数的连续性连续性是指函数在某一点上的函数值与其邻域内函数值之间的关系。
对于一元函数,我们常用的连续性定义是:如果函数在某一点上的函数值趋近于该点的极限值,那么可以说函数在该点处连续。
这一定义在二元函数情况下也适用。
具体而言,设函数 f(x,y) 是定义在某区域 D 上的二元函数。
若对于D 中的任意一点 (a,b),当 (x,y) 进入 D 中的任何一个邻域时,函数值f(x,y) 都趋近于点 (a,b) 处的极限值,那么可以说函数 f(x,y) 在点 (a,b)处连续。
二、函数导数的定义函数导数刻画了函数在某一点上的变化率。
在一元函数中,我们常用导数来描述变化率。
对于二元函数,函数导数也可以类比于一元函数中的导数概念,具体定义如下:如果二元函数 f(x,y) 在某一点 (a,b) 处的极限存在,并且关于 x 和 y的偏导数在该点上都存在,那么我们称之为函数 f(x,y) 在点 (a,b) 处可导,并且称该极限值为函数在该点上的导数。
三、二元函数连续性与导数的关联在一元函数中,连续性与可导性有着密切的联系。
事实上,在二元函数中,也存在着类似的关联。
定理1:如果二元函数 f(x,y) 在点 (a,b) 处可导,则 f(x,y) 在该点处连续。
这一定理告诉我们,如果一个二元函数在某一点处可导,则它在该点处也必定连续。
这可以通过导数的定义和极限的性质来证明。
然而,定理1并不意味着连续性能够推出可导性。
事实上,在二元函数中,连续性与可导性之间并没有一一对应的关系。
定理2:对于二元函数 f(x,y) ,在点 (a,b) 处连续并不意味着可导,即连续性并不能保证可导性。
这一定理告诉我们,连续性不一定能够推出可导性。
导数连续求导意义
导数连续求导意义导数是微积分中的重要概念,它描述了函数在某一点的变化率。
而连续性是函数的一个基本性质,它描述了函数在某一点附近的值与该点处的函数值之间的关系。
在求导过程中,导数连续性是一个重要的概念,它使我们能够更好地理解函数的变化和性质。
导数的连续性意味着函数的变化率在某一点上是连续的。
具体来说,如果一个函数在某一点处的导数存在且连续,那么这个函数在该点处的变化率也是连续的。
这个性质在实际应用中具有重要的意义。
导数的连续性可以帮助我们确定函数的极值点。
在函数的极值点上,导数的值为零。
如果导数在某一点处连续,那么我们可以确定该点附近的导数值也会趋近于零,从而判断该点是否为极值点。
这个性质在优化问题中经常被应用,例如在寻找函数的最大值或最小值时,我们可以通过求导并分析导数的连续性来确定极值点的存在和位置。
导数的连续性还可以帮助我们研究函数的变化趋势。
通过分析导数的连续性,我们可以确定函数在某一点上是递增还是递减。
如果导数在某一点处连续且大于零,那么函数在该点附近是递增的;如果导数在某一点处连续且小于零,那么函数在该点附近是递减的。
这个性质在经济学、物理学等领域中的曲线分析中非常重要,例如在需求曲线和供给曲线的分析中,我们可以通过求导并研究导数的连续性来确定市场的变化趋势。
导数的连续性还可以帮助我们解决函数的连续性问题。
函数的连续性要求函数在定义域内的每一点处都连续。
然而,在某些情况下,函数在某一点处的导数可能不存在,这会导致函数在该点处不连续。
但是,如果函数在某一点处的导数存在且连续,那么函数在该点处就是连续的。
这个性质在函数分析中起着重要的作用,例如在求解微分方程的过程中,我们需要通过分析导数的连续性来确定函数的连续性条件,从而得到方程的解。
导数的连续性在微积分中具有重要的意义。
它帮助我们确定函数的极值点,研究函数的变化趋势,解决函数的连续性问题。
通过分析导数的连续性,我们可以更好地理解函数的性质和行为,为实际问题的解决提供有力的数学工具。
函数连续一定可导。
函数连续一定可导。
函数连续一定可导函数是数学中一种重要的概念,广泛应用于各个领域。
对于一个函数而言,我们常常关注它的连续性和可导性。
本文将重点探讨函数连续与可导之间的关系,并给出相应的定义和定理。
在开始之前,我们首先需要了解一些基本概念。
函数连续的定义是:若函数f(x)在点x=a处的右极限等于左极限,并且在点x=a处有定义,则称函数f(x)在点x=a处连续。
而对于可导性,函数f(x)在点x=a处可导的定义是:若函数f(x)在点x=a处的导数存在,则称函数f(x)在点x=a处可导。
那么,一个自然的问题是,函数是否连续一定可导?答案是肯定的。
根据导数的定义,只有在连续的点处才能有导数存在。
因此,如果一个函数在某一点处连续,则它在该点处一定可导。
这可以通过以下定理来证明:定理1:若函数f(x)在点x=a处连续,则函数f(x)在点x=a处可导。
证明:由函数连续的定义知,在点x=a处的左极限f(a-)等于右极限f(a+),且函数在该点有定义。
因此,若函数f(x)在点x=a处连续,则左导数等于右导数,并且都存在。
即f'(a-)=f'(a+)=f'(a),因此函数f(x)在点x=a处可导。
另外,我们还需要探讨一个相关的问题,即函数可导是否一定连续?答案是否定的。
虽然函数在某一点处可导,但它不一定在该点处连续。
这可以通过以下例子来说明:例子1:考虑函数f(x)=|x|在点x=0处的可导性。
我们可以求出该函数在x=0处的导数为f'(0)=0。
但是我们发现,函数f(x)在点x=0处的左极限f(0-)=-1,右极限f(0+)=1。
由于左右极限不相等,所以函数f(x)在点x=0处不连续。
综上所述,函数连续一定可导,但函数可导不一定连续。
函数的连续性和可导性是两个相互关联,但又具有区别的概念。
函数连续性要求函数在该点处的极限相等,而可导性要求函数在该点处的导数存在。
总结起来,函数连续与可导之间的关系是:函数连续一定可导,但函数可导不一定连续。
连续与偏导数存在的关系
连续与偏导数存在的关系导数是微积分学中的重要概念,它描述了函数在某一点处的变化率。
偏导数是多元函数在某一点处沿着某一方向的变化率,是导数的一种推广。
在实际问题中,许多函数的变化不仅仅是沿着一个方向的,而是在多个方向上都有变化,这时候就需要用到偏导数。
但是,偏导数的存在条件是什么呢?这就涉及到连续与偏导数的关系。
一、连续的定义在微积分学中,连续是一个非常基本的概念。
如果一个函数在某一点处的左右极限都存在,并且相等,那么这个函数在这个点处就是连续的。
换句话说,如果一个函数在某一点处的函数值与这个点的极限相等,那么这个函数在这个点处就是连续的。
连续的定义可以表述为:设函数f(x)在点x0处有定义,如果对于任意给定的正数ε,都存在一个正数δ,使得当|x-x0|<δ时,有|f(x)-f(x0)|<ε,那么就称函数f(x)在点x0处连续。
二、偏导数的定义对于一个函数f(x, y),如果在点(x0, y0)处,函数沿着x轴方向的变化率存在,那么我们称这个变化率为f(x, y)在点(x0, y0)处的偏导数,记作f/x,它的定义为:如果下列极限存在:f/x = lim( f(x0+h, y0) - f(x0, y0) ) / h (h→0) 那么就称f/x在点(x0, y0)处存在。
同理,如果在点(x0, y0)处,函数沿着y轴方向的变化率存在,那么我们称这个变化率为f(x, y)在点(x0, y0)处的偏导数,记作f/y,它的定义为:如果下列极限存在:f/y = lim( f(x0, y0+h) - f(x0, y0) ) / h (h→0) 那么就称f/y在点(x0, y0)处存在。
三、连续与偏导数的关系我们知道,如果一个函数在某一点处连续,那么这个点处的左右极限存在且相等。
因此,如果一个函数在某一点处存在偏导数,那么这个函数在这个点处必须是连续的。
证明如下:假设函数f(x, y)在点(x0, y0)处存在偏导数f/x,那么有:f/x = lim( f(x0+h, y0) - f(x0, y0) ) / h (h→0) 因为f/x存在,所以上式右端的极限存在,因此左端的差分也存在,即:f(x0+h, y0) - f(x0, y0)当h→0时,上式左端趋向于0,因此:lim( f(x0+h, y0) - f(x0, y0) ) / h = f/x因此,有:lim( f(x0+h, y0) - f(x0, y0) ) / h = f/xlim( f(x0, y0+h) - f(x0, y0) ) / h = f/y因此,有:f(x0+h, y0) - f(x0, y0) = f/x * h + o(h)f(x0, y0+h) - f(x0, y0) = f/y * h + o(h)其中o(h)表示当h→0时,o(h)/h→0。
导数存在和导函数连续的关系
导数存在和导函数连续的关系《导数存在和导函数连续的那些事儿》嘿,咱今天就来唠唠导数存在和导函数连续的关系这档子事儿。
你说这导数存在啊,就好像是一个人能找到一条路走。
他知道在某个点上该往哪个方向去,这就挺厉害啦。
但导函数连续呢,那可就不一样喽,这就好比这个人不仅能找到路走,而且还能稳稳当当、顺顺利利地一路走下去,中间不带卡顿的。
想象一下哈,导数存在就像是你能跨出一步,知道往哪儿迈腿。
但要是导函数连续,那就是你能一步接一步,丝滑地走起来,不会突然绊一下或者卡壳。
咱就说,导数存在只是个开始,告诉你有这么个可能性。
可导函数连续那就是把这个可能性给串起来了,变成了一个实实在在的过程。
有时候你觉得导数存在就不错啦,可再想想,要是能连续那不是更好嘛!就像你走路,能走一步是一步,但要是能一直顺畅地走下去,那感觉肯定不一样呀。
不过呢,也不是说导数存在就一定得导函数连续,这就好比不是会走路的人就一定能跑马拉松嘛。
有时候就是这么奇妙,有了一点不代表就有了全部。
在数学的世界里啊,这两者的关系就像是一场小小的冒险。
你得慢慢去琢磨,去发现它们之间的微妙之处。
有时候你觉得懂了,可再深入想想,又会有新的发现。
哎呀呀,说了这么多,其实就是想让大家明白,导数存在和导函数连续,它们既有联系又有区别。
就像我们生活中的很多事情一样,看似相似,实则不同。
总之呢,这两者的关系可真是值得我们好好去探究探究,就像探索一个神秘的宝藏一样。
也许在这个过程中,我们会发现更多有趣的数学奥秘呢!好啦,就说到这儿吧,希望大家对导数存在和导函数连续的关系有了更深的理解哟!哈哈!怎么样,这下是不是对导数存在和导函数连续的关系有点感觉啦?就像生活中的那些小细节,看似普通,却蕴含着大道理呢!。
函数的可导性与连续性
函数的可导性与连续性在数学中,函数是研究数学对象之间的关系的工具。
而函数的可导性与连续性是衡量函数性质的两个重要指标。
本文将探讨函数的可导性与连续性的概念和性质。
一、函数的连续性函数的连续性是指函数在某一点处的函数值与该点的极限值相等。
即对于函数f(x),如果当x趋近于某个实数a时,f(x)也趋近于f(a),那么函数f(x)在点a处连续。
函数在定义域上的每个点都连续时,我们称该函数为连续函数。
连续函数有一些重要的性质。
首先,如果两个函数f(x)和g(x)在某个点a处连续,那么它们的和、差、积和商(除数不为零)也在该点连续。
其次,连续函数的复合函数也是连续的。
这些性质使得连续函数在数学和应用领域中具有广泛的应用。
二、函数的可导性函数的可导性是指函数在某一点处的导数存在。
导数可以理解为函数在该点处的变化率。
对于函数f(x),如果它在某点a处的左导数和右导数存在且相等,那么函数f(x)在该点处可导。
函数在定义域上的每个点都可导时,我们称该函数为可导函数。
可导函数也具有一些重要的性质。
首先,如果两个函数f(x)和g(x)在某个点a处可导,那么它们的和、差、积和商(除数不为零)也在该点可导。
其次,可导函数的复合函数也是可导的。
这些性质使得可导函数在微积分和物理等科学领域中得到广泛的应用。
三、连续函数与可导函数的关系连续函数与可导函数之间存在一定的关系。
首先,可导函数一定是连续的。
这是因为可导性的定义要求函数在某点处的左右导数存在且相等,因此函数在该点处的函数值与极限值也必然相等,即函数在该点处连续。
然而,连续函数未必可导。
例如,绝对值函数在x=0处连续,但在该处的导数并不存在。
类似地,分段函数在每个分段点都是连续的,但在分段点处的导数也未必存在。
这表明连续性是可导性的充分条件,但不是必要条件。
四、函数的可导性与连续性的判断那么如何判断一个函数在某点处是否连续或可导呢?对于连续性,我们可以使用极限的定义。
如果函数f(x)在点a的左极限、右极限和函数值都存在且相等,那么函数在该点连续。
导数的概念2可导与连续的关系
2.导数与导函数的区别与联系
区别:
例1 求函数
解:
即
例2 求函数
解
即
即
如
又如
即
更一般地,对于幂函数
在上面的例子中,将
换成
得
例3
解
即
类似可得
例4求函数f(x)=cos x的导数 解
解
因此
所以
特殊地,当a=e时,
(sin x)=cos x
(cos x)=-sin x
(ax)=axln a
1.导数是从众多实际问题中抽象出来的具有相同的数 学表达式的一个重要概念,要从它的几何意义和物 理意义了解认识这一概念的实质,学会用事物在全过程中的发展变化规律来确定它在某一时刻的状态。
1) 若
f (x)在x0可导(或称f (x)在 x0 的导数存在). 否则,称f (x)在x0不可导(或称 f (x)在 x0的导数不存在). 特别
4.求函数y=f(x)的导数可分如下三步:
5.导数的几何意义
1.几何意义
切线方程为
法线方程为
1)函数f(x)在点x0处有导数,则在该点处函数f(x)的曲 线必有切线,且导数值是该切线的斜率;但函数f(x)的曲线在点x0处有切线,而函数f(x)在该点处不一定可导。如函数 在x=0处有切线,但不可导。
所以,
其中
是当
的无穷小。
则
当
时,
MBA数学辅导:极限、连续、导数、积分的概念
MBA数学辅导:极限、连续、导数、积分的概念
极限的概念是整个微积分的基础,需要深刻地理解,由极限的概念才能引出连续、导数、积分等概念。
极限的概念首先是从数列的极限引出的。
对于任意小的正数E,如果存在自然数M,使所有N》M时,|A(N)-A|都小于E,则数列的极限为A。
极限不是相等,而是无限接近。
而函数的极限是指在X0的一个临域内(不包含X0这一点),如果对于任意小的正数E,都存在正数Q,使所有(X0-Q,X0+Q)内的点,都满足|F(X)-A|《E,则F(X)在X0点的极限为A。
很多求极限的题目都可以用极限的定义直接求出。
例如F(X)=(X -3X+2)/(X-2), X=2不在函数定义域内,但对于任何X不等于2,F(X)=X-1,因此在X无限接近2,但不等于2时,F(X)无限接近1,因此F(X)在2处的极限为1。
连续的概念。
如果函数在X0的极限存在,函数在X0有定义,而且极限值等于函数值,则称F(X)在X0点连续。
以上的三个条件缺一不可。
在上例中,F(X)在X=2时极限存在,但在X=2这一点没有定义,所以函数在X=2不连续;。
函数连续与导数
第三讲 函数连续与导数一、一点连续的定义1、 设f 在某0()U x 内有定义且00lim ()()x x f x f x →=,则称f 在0x 连续;2、 设f 在某00()(())U x U x +-内有定义且0000()()(()())f x f x f x f x +=-=,则称f 在0x 右(左)连续;3、 f 在0x 连续000,0:|||()()|x x f x f x εδδε⇔∀>∃>-<⇒-<; f 在0x 右连续000,0:(,)|()()|x U x f x f x εδδε+⇔∀>∃>∈⇒-<; f 在0x 左连续000,0:(,)|()()|x U x f x f x εδδε-⇔∀>∃>∈⇒-<.4、00000(,)(,)lim ()lim sup(),lim ()lim inf()x x x U x x x x U x f x f x f x f x δδδδ→→+→+∈→∈==;00,(,)()lim ()lim ()limsup (()())f x x x x x x U x x f x f x f x f x δδω→→+'→∈'=-=-;f 在0x 连续0()0f x ω⇔=.5、 间断点:1) 第一类间断点:可去间断点:00lim ()()x x f x f x →≠;跳跃间断点00()()f x f x +≠-;2) 第二类间断点:0()f x +与0()f x -至少有一个不存在. 二、性质:1、 局部有界性:2、 局部保号性:3、 四则运算:4、 复合函数连续性:若f 在0x 连续,g 在00()u f x =连续,则g f 在0x 连续.5、 区间上的单调函数只有跳跃间断点.三、区间上连续函数及性质1、 若函数f 在区间I 上的每一点都连续(对于区间端点单边连续),则称f 为区间I 上的连续函数。
函数连续与偏导的关系
函数连续与偏导的关系首先,我们来回顾一下连续函数的定义。
在一维的情况下,一个实值函数f(x)在点x=a处连续,意味着当x趋近于a时,函数f(x)的值也趋近于f(a)。
数学上用极限来表达这个概念,即lim(x→a)f(x) = f(a)。
在多维情况下,如果一个函数f(x1, x2, ..., xn)在一些点(a1,a2, ..., an)处的值等于f(a1, a2, ..., an),即f(a1, a2, ..., an)= f(a1, a2, ..., an),那么我们说函数在该点处连续。
换句话说,函数在(a1, a2, ..., an)处连续意味着当(x1, x2, ..., xn)趋近于(a1,a2, ..., an)时,函数f(x1, x2, ..., xn)的值也趋近于f(a1, a2, ..., an)。
我们可以用类似的方式定义函数在一些点处的偏导数。
在一维的情况下,函数f(x)在点x=a处的偏导数可以用以下极限定义:f'(a) = lim(h→0)(f(a+h) - f(a))/h在多维情况下,函数f(x1, x2, ..., xn)在点(a1, a2, ..., an)处的偏导数可以用以下极限定义:∂f/∂x1(a1, a2, ..., an) = lim(h→0)(f(a1+h, a2, ..., an) -f(a1, a2, ..., an))/h类似地,我们可以定义其他变量的偏导数。
函数在一些点处存在所有偏导数表示该函数在该点处可导。
现在让我们来研究连续函数与偏导数之间的关系。
根据以上定义,我们可以得出结论:如果函数在其中一点处连续,那么该点处的偏导数存在。
证明这个结论的一个重要工具是方向导数。
方向导数表示函数在一些点处沿着一些方向的变化率。
对于二维情况,函数f(x,y)在点(a,b)处沿着单位向量(u,v)的方向导数定义为:∂f/∂u(a, b) = lim(h→0)(f(a+hu, b+hv) - f(a, b))/h同样地,对于多维情况,我们可以类似地定义方向导数。
函数可导和导函数连续
函数可导和导函数连续本题目涉及到数学中的函数可导和导函数连续这两个概念。
函数可导指的是函数在某个点上存在导数,而导函数连续指的是导函数在某个区间上连续。
下面将对这两个概念进行详细的解释和说明。
一、函数可导函数可导是指函数在某个点上存在导数。
导数是函数在该点处的切线的斜率,也可以理解为函数变化率的极限值。
一个函数在某个点上可导的必要条件就是函数在该点处单侧导数都存在且相等。
导数的概念在微积分中非常重要,它被广泛应用于数值计算、物理学、工程学等领域。
函数可导的概念是微积分的基础,也是我们学习微积分的第一个关键概念。
二、导函数连续导函数连续是指导函数在某个区间上连续。
导函数是原函数的导数,也可以理解为原函数的斜率。
如果一个函数在某个区间上可导,并且导函数在该区间上连续,那么我们称这个函数在该区间上具有导函数连续性。
对于大多数函数而言,导函数都是连续的。
例如,对于多项式函数、指数函数、三角函数等常见函数,它们的导函数都是连续的。
但是,对于某些函数而言,其导函数不一定连续,比如Dirichlet函数就是一个例子。
三、函数可导和导函数连续的关系在一般情况下,函数可导和导函数连续是密切相关的。
事实上,只有导函数连续的函数才能在其定义域内处处可导,而处处可微的函数一定具有导函数连续性。
这个结论是由微积分基本定理得到的。
微积分基本定理指出,如果一个函数在某个区间上处处可导,并且导函数在该区间上连续,那么这个函数在该区间上是一个原函数。
因此,函数可导和导函数连续是密切相关的。
总之,函数可导和导函数连续是微积分中两个非常重要的概念。
这两个概念不仅是微积分的基础,也是应用数学中的关键概念。
对于学习微积分和其它相关学科的人而言,理解和掌握这两个概念是非常重要的。
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第三讲 函数连续与导数一、一点连续的定义1、 设f 在某0()U x 内有定义且00lim ()()x x f x f x →=,则称f 在0x 连续;2、 设f 在某00()(())U x U x +-内有定义且0000()()(()())f x f x f x f x +=-=,则称f 在0x 右(左)连续;3、 f 在0x 连续000,0:|||()()|x x f x f x εδδε⇔∀>∃>-<⇒-<; f 在0x 右连续000,0:(,)|()()|x U x f x f x εδδε+⇔∀>∃>∈⇒-<; f 在0x 左连续000,0:(,)|()()|x U x f x f x εδδε-⇔∀>∃>∈⇒-<.4、00000(,)(,)lim ()lim sup(),lim ()lim inf()x x x U x x x x U x f x f x f x f x δδδδ→→+→+∈→∈==;00,(,)()lim ()lim ()limsup (()())f x x x x x x U x x f x f x f x f x δδω→→+'→∈'=-=-;f 在0x 连续0()0f x ω⇔=.5、 间断点:1) 第一类间断点:可去间断点:00lim ()()x x f x f x →≠;跳跃间断点00()()f x f x +≠-;2) 第二类间断点:0()f x +与0()f x -至少有一个不存在. 二、性质:1、 局部有界性:2、 局部保号性:3、 四则运算:4、 复合函数连续性:若f 在0x 连续,g 在00()u f x =连续,则g f 在0x 连续.5、 区间上的单调函数只有跳跃间断点.三、区间上连续函数及性质1、 若函数f 在区间I 上的每一点都连续(对于区间端点单边连续),则称f 为区间I 上的连续函数。
2、 闭区间上连续函数的性质:1)(最大与最小值定理)若([,])f C a b ∈,则f 在[,]a b 上有最大与最小值. 2)(有界性定理) 若([,])f C a b ∈,则f 在[,]a b 上有界. 3)(介值定理)若([,])f C a b ∈,则([,])f a b 为闭区间. 4)(反函数的连续性)若f 在[,]a b 上严格单调且连续,则1f -在闭区间([,])f a b 上连续.四、一致连续1、设f 定义在区间I 上,若0,0,εδ∀>∃>当,,||x x I x x δ''''''∈-<时,有|()()|f x f x ε'''-<,则称f 在区间I 上一致连续.2、0,(,,)sup{()()|,,||}I f f x f x x x I x x δωδδ'''''''''>=-∈-<,则f 在区间I 上一致连续0lim (,,)0I f δωδ→+⇔=.3、f 在区间I 上不一致连0l i m (,,)0,n n I f x y I δωδ→+⇔>⇔∃∈使得||n n x y -→,inf |()()|0n n nf x f y ->4、f 在区间I 上一致连续0,0N ε⇔∀>∃>,当()(),,f x f y N x y I x y->∈-时,有|()()|f x f y ε-<.证明: 必要性:设f 在区间I 上一致连续, 则0,0,εδ∀>∃>当,,||x x I x x δ''''''∈-<时,有|()()|f x f x ε'''-<,从而当|()()|f x f x ε'''-≥时,必有||x x δ'''-≥. 令2N εδ=.则当()(),,f x f y N x y I x y->∈-时,有|()()|f x f y ε-<.若不然, ()(),,,f x f y x y I N x y-∃∈>-但|()()|f x f y αε=-≥,因此||x y δ-≥. 取整数1k >,使得(1)k k εαε-≤<,令1k αβ=-,则2εβε≤<.不妨设()()()f x f y x y <<,这时()()()(1).f y f x f x k αβ=+=+-由()()()f x f x f y β<+≤,则由介值性定理,11(,]:()()x x y f x f x β∃∈=+.类似2121(,]:()()x x y f x f x β∃∈=+.如此下去得011k x x x x y -=<<<= ,1()()()i i f x f x f x i ββ-=+=+,1,,1i k =- .于是1i i x x δ--≥,从而()()()()(1)2(1)f x f y f y f x k N x y y x k βεδδ---=≤<=---,矛盾.充分性: 设0,0N ε∀>∃>,当()(),,f x f y N x y I x y->∈-时,有|()()|f x f y ε-<.取N εδ=,若|()()|f x f y ε-≥,则()()f x f y N x y -≤-,从而|||()()|()()x y x y f x f y f x f y Nεδ--=-≥=-.5、(一致连续性定理)若([,])f C a b ∈,则f 在[,]a b 上一致连续.6、((,))f C a b ∈,则f 在(,)a b 上一致连续(),()f a f b ⇔+-都存在([,])F C a b ⇔∃∈使得()(),(,f x F x xa b=∈. 证明: 必要性:设f 在(,)a b 上一致连续,则0,0,εδ∀>∃>当,,||x x I x x δ''''''∈-<时,有|()()|f x f x ε'''-<,从而当,(,)x x a a δ'''∈+时,有|()()|f x f x ε'''-<,由Cauchy 准则()f a +存在,类似可得()f b -存在.充分性:设((,))f C a b ∈,(),()f a f b +-存在,0,0,,(,2),(2,)x x a a x x b b εδδδ'''''''''∀>∃>∈+∨∈-时有|()()|f x f x ε'''-<.由f 在[,]a b δδ''+-上一致连续,所以0,,δδδ'∃><当,[,]x x a b δδ'''''∈+-,||x x δ'''-<时有|()()|f x f x ε'''-<,从而当,(,)x x a b '''∈,||x x δ'''-<时有|()()|f x f x ε'''-<.即f 在(,)a b 上一致连续.7、若函数)(x f 在),1[+∞上一致连续,求证:xx f )(在),1[+∞上有界. (华东师大04) 证明: 由函数)(x f 在),1[+∞上一致连续,所以0,δ∃>当,[1,),||2x x x x δ''''''∈+∞-<时,有|()()|1f x f x '''-<,对1x >,有1111x x x δδδ---⎡⎤⎡⎤≤<+⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦,令1x n δ-⎡⎤=⎢⎥⎣⎦,则11n x n δδδ+≤<++,有1()[((1))()]()nk f x f x k f x k f x n δδδ==----+-∑,故11|()|max |()|t f x n f t δ≤≤+≤+,令11max |()|t M f t δ≤≤+=,()11f x n M x x x δ≤+≤+.五、初等函数在其定义区间上连续.六、举例:1、设([,))f C a ∈+∞且lim ()x f x →+∞存在,则f 在[,)a +∞上一致连续。
(1sinx在(0,1]有界连续,但不一致连续.x 在[,)a +∞上一致连续,2sin22=-) 2、设([0,1])f C ∈,(0)(1)f f -,则,[0,1]n ξ∀∃∈,使得1()().f f n ξξ+=证明:当1n =时,取0ξ=. 当1,n >令1()()()F x f x f x n =+-,则1([0,1])F C n∈-,且111[(0)()(1)]0F F F n n n +++-= ,所以110101min ()0max ()x x nnF x F x ≤≤-≤≤-≤≤.3、 设)(x f 在开区间),(b a 可微,且)(x f '在),(b a 有界。
证明)(x f 在),(b a 一致连续.(北大05)4、 设实函数f 在[0,+∞]上连续,在(0,+∞)内处处可导且lim x →∞A x f =)(' (存在).证明:当且仅当A<+∞时,f在[0,+∞)上一致连续.(清华99)证明: 当A <+∞时,则0,M ∃>当x M >时,|()|1f x A '<+,从而f 在(,)M +∞上一致连续.又f 在[0,]M 上一致连续.故f 在[0,)+∞上一致连续.反之若f 在[0,)+∞上一致连续,则0,δ∃>当,[0,),||x x x x δ''''''∈+∞-<时,有|()()|1f x f x '''-<,从而[,],1|()()||()|222n n x n n f n f n f x δδδ'∃∈+>-+=,故2lim |()|lim |()|n x n A f x f x δ→+∞→∞''==≤.5、 证明函数()f x x =在[1,)∞上一致连续. (北大01)证明: ()0()f x x '=→→+∞. 6、 函数()f x 在[,]a b 上一致连续,又在[,]b c 上一致连续,a b c <<,用定义来证明()f x 在[,]a c 上一致连续. (北大00)7、 设((,))f C a b ∈,若存在lim ()0,lim ()0x a x b f x A f x B →+→-=<=>,则必存在(,)a b ξ∈,使得()0f ξ=.(北大99)8、 函数)(x f 在).,(+∞-∞上连续,且,)(lim A x f x =∞→ 求证:)(x f 在).,(+∞-∞上有最大值或最小值.(华东师大04)9、 若函数)(x f 在),1[+∞上一致连续,求证:xx f )(在),1[+∞上有界. (华东师大04) 证明: 由函数)(x f 在),1[+∞上一致连续,所以0,δ∃>当,[1,),||2x x x x δ''''''∈+∞-<时,有|()()|1f x f x '''-<,对1x >,有1111x x x δδδ---⎡⎤⎡⎤≤<+⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦,令1x n δ-⎡⎤=⎢⎥⎣⎦,则11n x n δδδ+≤<++,有1()[((1))()]()nk f x f x k f x k f x n δδδ==----+-∑,故11|()|max |()|t f x n f t δ≤≤+≤+,令11max |()|t M f t δ≤≤+=,()11f x n M x x x δ≤+≤+. 10、设f(x)在[],a b 中任意两点之间都具有介质性,而且f 在(a ,b )内可导,'()f x K ≤ (K 为正常数),(,)x a b ∈证明:f 在点a 右连续,在点b 左连续. (华东师大00)11、设f 在(0,1]上连续,在(0,1)上可导,且0(0,1),lim ()x x f x αα→+'∃∈存在,证明f 在(0,1]上一致连续.(北师大04)证明:,设0lim ()x x f x A α→+'=.1) 当0A >时, 只要证明(0)f +存在,由0lim ()x x f x A α→+'=, 则0,δ∃>当(0,)x δ∈时()0f x '>,且|()|1x f x A α'≤+,从而()f x 在(0,)δ上严格增, 当12nδ<时,存在11122n n n ξ+<<,11111()()()222n n n n f f f ξ++'-=1()2n n n n f ααξξξ+'=11(2)(1)()2n n A α++≤+ 111(1)2n A α+-⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,故正项级数1111[()()]22n n n f f ∞+=-∑收敛,于是1lim ()2n n f →∞存在,由单调收敛原理得(0)f +存在. 2) 当0A <时,由1)知f -在(0,1]上一致连续,从而f 在(0,1]上一致连续. 3) 当0A =时,10lim [()]10x x f x xααα-→+'+=->,由1)1()f x x α-+ 在(0,1]上一致连续.又因为1x α-在(0,1]上一致连续,故f 在(0,1]上一致连续.12、设f 在[,]a b 上定义,且[,],lim ()t xx a b f t →∀∈存在(,x a b =时为单侧极限),证明f 在[,]a b 上有界. (北师大03)证明: 用反证法.若f 在[,]a b 上无界,则[,],lim |()|n n n x a b f x →∞∃∈=+∞,不妨lim ()n n f x →∞=+∞.由致密性定理{}n x 有收敛子列,不妨{}n x 收敛,lim [,]n n x x a b →∞=∈,这与lim ()t xf t →存在矛盾.13、设f 在[,)a b 上连续,无上界且对任意(,)[,)c d a b ⊂,f 在(,)c d 上不取最小值.证明f 在[,)a b 上严格增.证明: 用反证法.若a x y b ∃≤<<,使得()()f x f y ≥.由f 无上界,则存在y d b <<使得()()f d f y >,于是f 在(,)x d 上取最小值.这与题设矛盾.14、设f 在[,)a +∞上一致连续,ϕ在[,)a +∞上连续,且lim[()()]0x f x x ϕ→∞-=.证明ϕ在[,)a +∞上一致连续.15()[,][,]()inf ().()[,]a t xf x a b x a b m x f t m x a b ≤≤∈=设在上连续,对,定义证明:在上连续.(大连理工04)证明:0[,]x a b ∈,0,0,εδ∀>∃>当00(,)x x x δδ∈-+时,有00()()()f x f x f x εε-<<+.下证()m x 在0x 右连续,00x x x δ<<+,00()()()inf ()a t xf x m x m x f t ≤≤≥≥=00()inf ()x t xm x f t <≤=∧00()(())m x f x ε≥∧-, 从而00()()m x m x ε≤-<.16、3'20()(0,1]lim ():()(0,1].x f x x f x f x →+设在上连续,可导,并且存在。