西交《高等数学(上)》拓展资源 (二)
西交《高等数学(上)》拓展资源(二)第二章导数与微分
导数是微积分中的重要概念
导数定义为:当自变量的增量趋于零时,因变量的增量与自变量的增量之商的极限。在一个函数存在导数时,称这个函数可导或者可微分。可导的函数一定连续。不连续的函数一定不可导。
导数另一个定义:当x=x0时,f‘(x0)是一个确定的数。这样,当x变化时,f'(x)便是x的一个函数,我们称他为f(x)的导函数(derivative function)(简称导数)。
y=f(x)的导数有时也记作y',即 f'(x)=y'=lim⊿x→0/⊿x
物理学、几何学、经济学等学科中的一些重要概念都可以用导数来表示。如,导数可以表示运动物体的瞬时速度和加速度、可以表示曲线在一点的斜率、还可以表示经济学中的边际和弹性。
以上说的经典导数定义可以认为是反映局部欧氏空间的函数变化。 为了研究更一般的流形上的向量丛截面(比如切向量场)的变化,导数的概念被推广为所谓的“联络”。 有了联络,人们就可以研究大范围的几何问题,这是微分几何与物理中最重要的基础概念之一。
注意:1.f'(x)<0是f(x)为减函数的充分不必要条件,不是充要条件。
2.导数为零的点不一定是极值点。当函数为常值函数,没有增减性,即没有极值点。但导数为零。
例题1 设 ,求 。
解析 求高阶导数并非是简单的反复求导。求已知函数的高阶导数,关键是在每次求出导运算前注意恒等变形或进行整理,找出规律性,如果题中给出求 ,可能诱导读者逐次求,如果这样作,则是走入了误区。
由于所给函数的分母为二次函数,可以分解为两个一次因式之积,即
。因此
即
所以,
由此可得出规律,并依此规律可得 例题2 设 ,求
解析 求函数的微分有两种常见的方法。一是由微分和导数的关系可知, 。因此,欲求 ,只需先求出 再乘以 即可。
由于
因此
另一种方法是利用一阶微分形式不变性,直接求微分。
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