第五节函数的微分与近似计算详解
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函数的微分与微分近似计算函数的微分是微积分中的重要概念,它描述了函数在某一点上的局部变化率。
在实际应用中,我们经常需要计算函数在某一点上的微分,以便进行问题的求解和分析。
本文将介绍函数的微分的概念、计算方法以及微分近似计算的方法。
一、函数的微分概念函数的微分是指函数在某一点上的局部变化率。
对于一元函数来说,函数的微分可以通过函数的导数来计算。
设函数y=f(x),若在点x处存在函数的导数f'(x),则函数在点x处的微分记为dy,满足以下关系式:dy = f'(x)·dx其中,dx表示自变量x的微小增量。
函数的微分dy表示了函数y在点x处的微小变化量。
二、函数的微分计算方法对于已知的函数,我们可以通过求导的方式计算函数在某一点处的微分。
以常见的函数类型为例,介绍函数微分的计算方法。
1. 常数函数的微分计算对于常数函数y=c,其中c为常数,它的导数f'(x)恒为0,因此其微分dy也恒为0。
2. 幂函数的微分计算对于幂函数y=x^n,其中n为常数,该函数的导数为f'(x)=n·x^(n-1),因此它的微分dy可以表示为:dy = n·x^(n-1)·dx3. 指数函数的微分计算对于指数函数y=a^x,其中a为常数且a>0且a≠1,该函数的导数为f'(x)=a^x·ln(a),因此它的微分dy可以表示为:dy = a^x·ln(a)·dx4. 对数函数的微分计算对于对数函数y=log_a(x),其中a为常数且a>0且a≠1,该函数的导数为f'(x)=1/(x·ln(a)),因此它的微分dy可以表示为:dy = 1/(x·ln(a))·dx很多其他类型的函数,例如三角函数、反三角函数、双曲函数等,也都有对应的微分计算方法,可以通过求导的方式进行计算。
第五章导数和微分5 微分一、微分的概念定义1:设函数y=f(x)定义在点x0的某邻域U(x0)内. 当给x0一个增量△x,x0+△x∈U(x0)时,相应地得到函数的增量为△y=f(x0+△x)-f(x0). 如果存在常数A,使得△y能表示为△y=A△x +o(△x),则称函数f在点x0可微,并称上式中的第一项A△x为f在点x0的微分,记作:dy=A△x,或df(x)=A△x.当A≠0时,微分dy称为增量△y的线性主部。
定理5.10:函数f在点x0可微的充要条件是函数f在点x0可导,而且定义中的A=f’(x0).证:先证必要性:若f在点x0可微,则△y=A△x +o(△x),即=A+o(1),两边取极限得:f’(x0)==(A+o(1))=A.再证充分性:若f在点x0可导,则f在点x0的有限增量公式为:△y=f’(x0)△x+o(△x),根据微分的定义,f在点x0可微且有dy=f’(x0)△x.微分的几何意义:(如图)当自变量由x0增加到x0+△x时,函数增量△y= f(x0+△x)-f(x0)=RQ,而微分则是在点P处的切线上与△x所对应的增量,即dy=f’(x0)△x=RQ’,且==f’(x0)=0,所以当f ’(x 0)≠0时,=0. 即当x →x 0时线段Q ’Q 远小于RQ ’。
若函数y=f(x)在区间I 上每一点都可微,则称f 为I 上的可微函数.函数y=f(x)在I 上任一点x 处的微分记作dy=f ’(x)△x ,x ∈I. 特别地,当y=x 时,dy=dx=△x ,则微分也可记为dy=f ’(x)dx ,即 f ’(x)=,可见函数的导数等于函数微分与自变量微分的商。
因此导数也常称为微商。
二、微分的运算法则1、d[u(x)±v(x)]=du(x)±dv(x);2、d[u(x)v(x)]=v(x)du(x)+u(x)dv(x);3、d=;4、d(f ◦g(x))=f ’(u)g ’(x)dx ,其中u=g(x),或dy=f ’(u)du.例1:求y=x 2lnx+cosx 2的微分。