当前课程知识点:微积分I > 第三章 导数与微分 > 3.4 函数的微分 > 3.4.2 微分与导数的关系
同学们好
下面我们来学习第十七讲
微分与导数的关系
我们先回顾一下函数在某点可微分的定义
函数y=f(x)在某区间有定义
x₀及x₀+△x在该区间内
当△x→0时
△y等于终值减初值
计算为A·△x ﹢o(△x )
其中A是仅依赖于x₀而与△x无关的常数
第二项的o(△x )
是比△x高阶无穷小量
dy是函数在该点处的微分
我们定义为
A·△x
那么其中A代表什么呢
而且函数在某点可微与函数在该点数可导
又有什么关系呢
下面我们来讨论一下
定理
函数f(x)在点x₀可微的充分必要条件是
f(x)在点x₀处可导
并且A=f'(x₀)
我们来证明一下
充分必要条件先证必要条件
假设f(x)在点x₀处可微
由可微的定义及
△y=A·△x+o(△x)
所以我们有△y/△x
等于A+o(△x)/△x
式子两边取极限
当△x→0的时候
右边就等于A加上△x→0
△x分之△x的高阶无穷小
有无穷小的概念可得
当△x→0的时候
△y/△x→A
即函数y=f(x)在该点处可导
并且A=f'(x₀)
由此可以推出如果函数f(x)在x₀处可微
可以得出A等于函数在该点处的一阶导数值
下面我们在来看充分条件
假设函数在f(x)在x₀处可导
由函数可导定义可得
当△x→0的时候
△y/△x→f'(x₀)
由极限的性质 所以就有
当△x→0的时候
(△y-f'(x₀)△x)/△x→0
由分式本身的特点所以就有
分子△y-f'(x₀)△x=o(△x)
好 所以就有△y=f'(x₀)△x+o(△x)
也就是说A△x+o(△x))
所以函数f(x)在点x₀处可微
总结一下
函数f(x)在点x₀处可微
它的充分必要条件
函数f(x)在该点处x₀是可导的
并且A=f'(x₀)
由定理 因为函数f(x)在点x₀可微
并且f'(x₀)=A
因此
函数y=f(x)在任意点x₀的微分
可以记成函数在x₀的微分等于f'(x₀)△x
函数y=f(x)在任意点x的微分
称为函数的微分
记成dy或df(x)
函数在任意一点的导函数可以写成f'(x)
所以函数在任意一点的微分也就是函数的微分
dy可以表示成f'(x)△x
由定理可以知道可微等价于可导
由此函数的微分不仅是一个概念 也是一种计算
从微分的形式d y =f'(x)△x来看
微分计算本质上是导数计算
因此只要求出给定函数在指定点处的导数
就可以写出函数在该点的微分
即要写出函数的微分
只需要求出函数的导函数
就可以写出函数的微分
例1
研究函数 y = f( x )= x 在任一点 x 处的微分
解
按定义计算 函数 y = f( x )在任意点x的微分为
d y= f'(x)△ x
当 f(x)=x时 f'(x)=1
所以dy=dx=1·△ x= △ x
约定 d x = △x ≠0时
函数的微分d y = f'(x)dx
由此可以推出
d y / dx= f'(x)
也就是函数与自变量的微分之商
等于函数的导函数
该导数记号可理解为
函数微分 d y 与自变量的微分的商
故导数又称之为微商
由此也可以推出可微一定可导 可导一定可微
例2
求函数y=sinx 在点x=0 和x=π/2 的微分
解
根据前面要求函数在某一点的微分
只需求出函数的微分
然后代入该点的导数值就可以了
因为dy=(sinx)'dx
也就是cosxdx
所以函数在x=0的微分等于(cos0)dx
因为(cos0)= 1
所以函数在x =0处的微分等于dx
因为cosπ/2是0
所以说它在π/2的微分是等于0
下面再来看
求函数y=x³ 当 x=2
△x=0.02时的微分
因为
函数的微分等于函数的导函数乘自变量x的微分
此时自变量x微分
dx=△x
因此
dy=(x)³'·dx
等于3x²·dx
当x=2 △x=0.02 的时候 代入进去
可以计算出函数在该点处的微分为0.24
总结一下函数可微和可导是等价的
函数y=f(x)的微分dy=f '(x)dx
函数y=f(x)的微分dy=f'(x)dx
也就是可微和可导等价
本小节主要讲授的是微分的概念
以及微分的计算
本小节结束 谢谢
以及微分的有关计算
本小节结束
谢谢
-1.1 预备知识
--1.1.2本节作业
-1.2 函数的概念
--1.2.2 本节作业
-1.3 函数的基本特性
--1.3.2 本节作业
-1.4 反函数与复合函数
--1.4.2 本节作业
-1.5 基本初等函数与初等函数
--1.5.2 本节作业
-1.6 经济学中几个常见的函数
--1.6.2 本节作业
-第一章单元练习
--习题训练
-2.1 数列的极限
--2.1.3 本节作业
-2.2 函数的极限
--课堂思考
--2.2.4 本节作业
-2.3 无穷小量与无穷大量
--课堂思考
--2.3.4 本节作业
-2.4 极限的性质
--课堂思考
--2.4.4 本节作业
-2.5 两个重要极限
--课堂思考(一)
--课堂思考(二)
--2.5.9 本节作业
-2.6 函数的连续性
--课堂思考
--2.6.6 本节作业
-第二章单元练习
--习题训练
-3.1 导数的概念
--课堂思考(一)
--课堂思考(二)
--3.1.7 本节作业
-3.2 求导法则
--课堂思考(一)
--课堂思考(二)
--课堂思考(三)
--3.2.8 本节作业
-3.3 高阶导数
--3.3.3 本节作业
-3.4 函数的微分
--课堂思考(一)
--课堂思考(二)
--3.4.8本节作业
-3.5 导数与微分的简单应用
--3.5.4本节作业
-第三章单元练习
--习题训练
-4.1 中值定理
--课堂思考(一)
--课堂思考(二)
--4.1.7 本节作业
-4.2 洛必达法则
--课堂思考
--4.2.4 本节作业
-4.3 函数的单调性与极值
--课堂思考(一)
--课堂思考(二)
--4.3.5 本节作业
-4.4 函数的最值及应用
--4.4.3 本节作业
-4.5 函数曲线的凹凸性与拐点
--课堂思考
--4.5.4 本节作业
-4.6 函数的微分法作图
--课堂思考
--4.6.5 本节作业
-第四章单元练习
--习题训练
-5.1 不定积分的概念与性质
--5.1.4 本节作业
-5.2 换元积分法
--课堂思考(一)
--课堂思考(二)
--5.2.5 本节作业
-5.3 分部积分法
--课堂思考
--5.3.2 本节作业
-5.4 有理函数的积分
--5.4.3 本节作业
-第五章单元练习
--习题训练
