高等数学函数的微分
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函数的微分在理论研究和实际应用中,常常会遇到这样的问题:当自变量x 有微小变化时,求函数)(x f y =的微小改变量)()(x f x x f y -∆+=∆这个问题初看起来似乎只要做减法运算就可以了,然而,对于较复杂的函数)(x f ,差值)()(x f x x f -∆+却是一个更复杂的表达式,不易求出其值。
一个想法是:我们设法将y∆表示成x ∆的线性函数,即线性化,从而把复杂问题化为简单问题。
微分就是实现这种线性化的一种数学模型。
一、 微分的定义定义 设函数)(x f y =在点x 的某邻域内有定义,若相对于自变量x 的微小增量x ∆,相应的函数增量)()(x f x x f y -∆+=∆可表示为)(x o x A y ∆+∆⋅=∆ (1)其中A 是与x ∆无关的量,则称函数)(x f y =(在点x 处)可微,并且称x A ∆⋅为函数)(x f y =(在点x 处)的微分, 记作dy , 即x A dy ∆⋅= (2)【例1】求函数3x y =在x ∀点处的微分。
解:若自变量x 在点x 处有增量x ∆,则对应的函数增量为2233)()3(3)(x x x x x x x x y ∆⋅∆++∆=-∆+=∆其中23x 显然与x ∆无关,而当0→∆x 时,)()()3(2x o x x x ∆=∆⋅∆+,由微分定义得x x dy ∆=23二、函数可微的条件在微分定义中,虽然知道A 是与x ∆无关的量,但A 到底是怎样的量?我们尚不知晓,并且若每次求微分都用其定义,显然较麻烦,因此需要寻找微分定义中的A 是什么。
从【例1】结果不难猜测“)(x f A '=”,事实上,关于微分有如下定理。
定理 函数)(x f 可微的充分必要条件是)(x f 可导,且函数的微分等于函数的导数与自变量的增量的乘积,即x x f dy ∆'=)( (3)证明:先证必要性。
设)(x f 可微,由微分定义,有)(x o x A y ∆+∆⋅=∆其中A 与x ∆无关。
《函数的微分》教学设计本节课是《高等数学》中比较难理解的一节概念课。
本节主要介绍微分的概念。
这节课前承一元函数导数,后接微分的应用,在教材中起着承前启后的作用,又可以用微分来计算函数的增量,这部分内容不仅有着非常广泛的实际应用,同时它还是培养学生数学能力的良好题材。
所以说函数的微分是《高等数学》的重要内容之一。
如何调动学生学习这节课的积极性呢?怎样更好地把本节课讲透能让学生更好地理解呢?本文在这节课的教学设计上给出了新的尝试。
1教学目标1.1知识目标(1)要求学生正确理解微分的概念;(2)能够用微分的定义式去求微分;(3)会解决简单的微分应用题。
1.2能力目标培养学生观察分析、独立思考、猜想归纳以及解决实际问题的能力。
1.3情感目标培养学生主动探索、实事求是、科学严谨的学习和工作作风。
2教学重、难点2.1教学重点微分的概念、微分的求法。
2.2教学难点微分的实际应用。
3教学方法运用引导式、启发式、对比式等多种教学法。
4教学设计4.1课题引入函数的微分是一个抽象的概念,为了使其更加形象化,便于学生理解接受,可先从一个简单的物理问题入手。
例如可以让一个小球从某一点处开始做自由落体运动,其路程函数为,点对应的是小球在时刻的位置,当时间经过后,小球到达点,求这段时间内的路程的改变量。
通过对问题的求解分析,得到函数微分的初步模型。
但是这只是从这个具体的物理问题得出的分析结果,它是否具有一般性呢?接下来就可以进行一般性分析了,从而得出微分的定义。
从这个实际物理问题入手,而不是先从微分定义讲起,更容易激起学生对本节课的学习兴趣。
从问题的提出、解决到最后微分概念的提炼,让学生体会到数学源于实践,并且实际问题的牵引容易激发学生的学习兴趣,调动学生的学习积极性。
4.2概念分析微分的定义给出后,教师先让学生回忆什么是线性主部,然后帮助学生自己总结出微分的实质。
教师不但从代数角度给出微分定义,为了更好地让学生理解微分这个抽象定义,可以再从几何角度来研究一下微分的几何意义。
f -1 f f f n nn n高等数学微积分知识整理第一章 极限与连续一、函数1、函数的定义与要素(定义域、对应法则;函数相等的条件)2、函数的性质:单调性,奇偶性,周期性,有界性 *单调性的定义(以递增为例):∀x 1 , x 2 ∈ D f ,若x 1<x 2时f (x 1 ) ≤ f (x )在D f 上严格单调递增。
f (x 2 ),则f (x )在D f 上单调递增;将≤ 改为<,则*有界的定义: ∃M >0,对于∀x ∈ A ⊆ D f ,都有| f (x ) |≤ M ,则f (x )在A 上有界。
(f (x )≥m ∈R ,则 f (x )下有界;反之则上有界。
只有既上有界又下有界的函数才是有界函数。
)3、函数的运算:四则运算、复合运算、反函数*题型:判断某个函数由哪些基本初等函数复合而成。
*反函数存在的可能情况:①y 与 x 一一对应;②f (x )是某区间上的严格单调函数 (反函数的单调性与原来的函数相同)* D = R ;当x ∈ D 时,f -1 ( f (x )) = x ;当x ∈ R 时,f ( f -1 (x )) = x 。
4、初等函数:包括 6 大基本初等函数(常数函数、幂函数、指数函数、对数函数、三角函数、反三角函数)以及它们的有限次四则、复合运算构成的函数。
二、数列的极限1、数列的定义及表示方法2、数列的性质:单调性、有界性3、数列极限的定义:ε-N 语言(存在性命题要学会寻找充分条件,即增加对 N 的限制,从而找到 N ;绝对值不等式与不等式放缩也很重要)4、极限的四则运算5、无穷小量的性质(1) 若lim a = A ,则{a - A }是无穷小量。
(一种证明极限的方法) n →∞(2)有限个无穷小量相加、相乘还是无穷小量。
(3)无穷小量乘以有界量还是无穷小量。
6、收敛数列的性质 (1) 收敛数列必然有界 (2) 收敛数列的任一子列与该数列收敛于同一极限。