Лекция 1. Основы матанализа

Содержание

Слайд 2

Литература Лобоцкая Н.Л. Основы высшей математики 2015, Москва Ремизов А.Н. Максина

Литература

Лобоцкая Н.Л. Основы высшей математики 2015, Москва
Ремизов А.Н. Максина А.Г.,

Потапенко А.Я. Медицинская и биологическая физика 2013, Москва
Ремизов А.Н., Максина А.Г. Сборник задач по медицинской и биологической физике 2014, Москва
Антонов В.Ф. Физика и биофизика (http://www.studmedlib.ru/boo k/ISBN9785970426777.html ) 2013, Москва
Слайд 3

Определение производной Если существует предел отношения то функция f(x) называется дифференцируемой

Определение производной

Если существует предел отношения

то функция f(x) называется дифференцируемой в точке

х, а значение предела называется производной от функции f(x) в точке х и обозначается
Слайд 4

Геометрический смысл производной Производная в точке x0 равна угловому коэффициенту k

Геометрический смысл производной

Производная в точке x0 равна угловому коэффициенту k касательной к

графику функции  y=f(x) в этой точке; f ′(x0)=k =tgα
Слайд 5

Правила дифференцирования

Правила дифференцирования

Слайд 6

Производные элементарных функций

Производные элементарных функций

Слайд 7

Пример. Найти производную функции . Сначала преобразуем данную функцию: Производная сложной

Пример. Найти производную функции

.
Сначала преобразуем данную функцию:

Производная сложной функции

Если y=f(g(x)),

то

где u=g(x)

Слайд 8

Дифференциал функции Дифференциалом df(x) функции f(x) в точке х называется произведение

Дифференциал функции

Дифференциалом df(x) функции f(x) в точке х называется произведение производной

от функции f(x) в этой точке на величину приращения аргумента Δх
Слайд 9

Связь между дифференциалом функции и её приращением Дифференциал функции, в общем

Связь между дифференциалом функции и её приращением Дифференциал функции, в общем случае

отличаясь от приращения функции, представляет собой главную часть этого приращения, линейную относительно приращения аргумента. В этом заключается аналитический смысл дифференциала. Отсюда следует, что при достаточно малых приращениях аргумента величина приращения функции приближённо равна дифференциалу этой функции
Слайд 10

Геометрический смысл дифференциала Участок СВ - дифференциал df функции f в точке х

Геометрический смысл дифференциала

Участок СВ - дифференциал df функции f
в точке

х
Слайд 11

Применение дифференциала для приближенных вычислений. Оно основывается на приближённой формуле :

Применение дифференциала для приближенных вычислений.

Оно основывается на приближённой формуле : Δf=f’(x)Δx

или
f(x+Δx)-f(x)=f’(x)Δx.
Отсюда мы можем вычислить значение функции в точке x+Δx:
f(x+Δx)=f(x)+f’(x)Δx,
если f(х) и f’(x) можно легко вычислить в точке x.
Слайд 12

Слайд 13

Применение производной при исследовании функции Теорема о признаке возрастания и убывания

Применение производной при исследовании функции

Теорема о признаке возрастания и убывания функции.

Если производная функции положительна на некотором интервале, то функция возрастает на этом интервале, наоборот если производная отрицательна, то функция убывает на этом интервале. Производная дифференцируемой функции в точке экстремума равна нулю.
Слайд 14

Порядок действий при исследовании функции. 1. Найти область определения функции. 2.Найти

Порядок действий при исследовании функции. 1. Найти область определения функции. 2.Найти производную функции

и определить точки, в которых производная не существует. 3.Приравнять производную к нулю и решить полученное уравнение
Слайд 15

Корни этого уравнения являются экстремумами функции. 4. Найти критические точки функции,

Корни этого уравнения являются экстремумами функции. 4. Найти критические точки функции,

как совокупность всех экстремумов и точек, в которых производная не существует и отметить их на оси ОХ. 5.Определить знаки производных на интервалах, на которые критические точки делят область определения функции.
Слайд 16

6.По знаку производной найти интервалы возрастания и убывания функции. 7. Найти

6.По знаку производной найти интервалы возрастания и убывания функции. 7. Найти точки

экстремумов функции. Пример. Исследовать функцию 1. Область определения этой функции (-∞,∞) 2.Производная
Слайд 17

3. Корни x=0, x=2 4.Эти корни стационарные и критические точки функции

3. Корни x=0, x=2 4.Эти корни стационарные и критические точки функции 5.Определим

знаки производных в интервалах (-∞,0),(0,2),(2,∞).Для этого достаточно найти знак производной в любой точке интервала. На (-∞,0) >0 ,(0,2)<0, (2,∞)>0 6. На (-∞,0) функция возрастает , на (0,2) функция убывает на (2,∞) функция возрастает. 7.Точка х=0 точка максимума точка х=2 точка минимума
Слайд 18

Первообразная функция. Функция F(x) называется первообразной функцией функции f(x) на отрезке

Первообразная функция.

Функция F(x) называется первообразной функцией функции f(x) на отрезке [a,

b], если в любой точке этого отрезка верно равенство: F′(x) = f(x).
Надо отметить, что первообразных для одной и той же функции может быть бесконечно много. Они будут отличаться друг от друга на некоторое постоянное число.
Слайд 19

Неопределенный интеграл. Определение: Неопределенным интегралом функции f(x) называется вся совокупность первообразных функций F(x), которые определены соотношением:

Неопределенный интеграл.
Определение: Неопределенным интегралом функции f(x) называется вся совокупность первообразных функций

F(x), которые определены соотношением:
Слайд 20

Слайд 21

Свойства интегралов: где u, v, w – некоторые функции от х. Пример:

Свойства интегралов:

где u, v, w – некоторые функции от х.

Пример:

Слайд 22

Методы интегрирования А) Непосредственное интегрирование.

Методы интегрирования

А) Непосредственное интегрирование.

Слайд 23

Б) Способ подстановки (замены переменных). Сделаем замену Пример. Найти неопределённый интеграл

Б) Способ подстановки (замены переменных).

Сделаем замену

Пример. Найти неопределённый интеграл

Слайд 24

В) Интегрирование по частям. Способ основан на формуле: Пример:

В) Интегрирование по частям.

Способ основан на формуле:

Пример:

Слайд 25

Определенный интеграл Пусть на отрезке [ab] задана непрерывная функция y=f(x)

Определенный интеграл

Пусть на отрезке [ab] задана непрерывная функция y=f(x)

Слайд 26

Найдем значения функции в этих точках и составим выражение, которое называется

Найдем значения функции в этих точках и составим выражение, которое называется

интегральной суммой для функции f(x) на отрезке [a, b].
Sn = f(ε1)Δx1 + f(ε2)Δx2 + … + f(εn)Δxn =

Внутри каждого отрезка выберем некоторую точку ε.
x0 < ε1 < x1, x1 < ε2 < x2, … , xn-1 < εn < xn.

Определение: Если при любых разбиениях отрезка [a, b] таких, что maxΔxi→ 0 и произвольном выборе точек εi интегральная сумма


стремится к пределу S, который называется опреде-
ленным интегралом от f(x) на отрезке [a, b]:

Слайд 27

Свойства определенного интеграла. 4) Если f(x) ≤ ϕ(x) на отрезке [a, b] a

Свойства определенного интеграла.

4) Если f(x) ≤ ϕ(x) на отрезке [a, b]

a < b, то
Слайд 28

5) Если m и M – соответственно наименьшее и наибольшее значения

5) Если m и M – соответственно наименьшее и наибольшее значения

функции f(x) на отрезке [a, b], то:

6) Если функция f(x) непрерывна на отрезке [a, b], то на этом отрезке существует точка ε такая, что

Слайд 29

8. Для произвольных чисел a, b, c справедливо равенство: Теорема: (Теорема

8. Для произвольных чисел a, b, c справедливо равенство:

Теорема: (Теорема Ньютона

– Лейбница) Если функция F(x) – какая- либо первообразная от непрерывной функции f(x), то
Слайд 30

Пример.

Пример.

Слайд 31

 

Слайд 32

 

Слайд 33

 

Слайд 34

Дифференциальные уравнения первого порядка. Уравнения с разделяющимися переменными Дифференциальное уравнение первого

Дифференциальные уравнения первого порядка.
Уравнения с разделяющимися переменными
Дифференциальное уравнение первого порядка

имеет вид
F(x , y, y′) = 0 .
Если это уравнение разрешено относительно y′ , то это уравнение имеет вид:
y′ = f (x , y) или dy=f (x , y)dx
Общим решением уравнения будет функция y=y(x ,C), зависящая от х и от одной произвольной постоянной, и обращающая это уравнение в тождество.
Слайд 35

Частным решением уравнения будет решение y= y( x ,C0 ), полученное

Частным решением уравнения будет решение y= y( x ,C0 ), полученное

из общего при фиксированном значении С, удовлетворяющее заданным начальным условиям: y = y0 при x = x0. Другими словами: найти интегральную кривую уравнения, проходящую через заданную точку M0 (x0,y0 ).
Дифференциальное уравнение вида
P1 (x)Q1(y)dx+P2(x)Q 2 (y) dy =0,
где P1 (x ), P2 (x ) – функции только от х, а Q1(y), Q2(y) – функции только от у, называется уравнением с разделяющимися переменными.
Слайд 36

Делением обеих частей уравнения на произведение Q1 (y)P2 (x ) может

Делением обеих частей уравнения на произведение Q1 (y)P2 (x ) может

быть приведено к уравнению с разделенными переменными:
Общим интегралом уравнения будет:
Слайд 37

Пример. Дано уравнение Найти частное решение этого уравнения, удовлетворяющее начальному условию

Пример. Дано уравнение
Найти частное решение этого уравнения, удовлетворяющее начальному условию y

= 4
при x = 2 .
Уравнение имеет вид:
Разделяя переменные, получим:
Интегрируем:
Слайд 38