Основные теоремы дифференциального исчисления

Содержание

Слайд 2

Доказательство: Пусть функция y=f(x) дифференцируема на промежутке Х и в точке

Доказательство:

Пусть функция y=f(x) дифференцируема на промежутке Х и в точке

принимает

наименьшее значение.

Тогда

если

Величина

Следовательно

при

при

Слайд 3

и По условию функция y=f(x) дифференцируема в точке х0, следовательно ее

и

По условию функция y=f(x) дифференцируема в точке х0, следовательно ее предел

при

Переходим в этих неравенствах соответственно к пределу справа и слева:

не должен зависеть от способа стремления Δх к нулю, т.е.

Слайд 4

Геометрический смысл теоремы Ферма В точке наибольшего или наименьшего значения, достигаемого

Геометрический смысл теоремы Ферма

В точке наибольшего или наименьшего
значения, достигаемого внутри

промежутка
Х, касательная к графику функции
параллельна оси Х.
Слайд 5

Теорема Ролля Пусть функция y=f(x) удовлетворяет следующим условиям: Непрерывна на отрезке

Теорема Ролля

Пусть функция y=f(x) удовлетворяет следующим условиям:
Непрерывна на отрезке

[a,b].
Дифференцируема на интервале (a,b).
На концах отрезка принимает равные значения: f(a)=f(b).

Тогда внутри отрезка существует по крайней мере одна такая точка ξ, в которой производная равна нулю:

Слайд 6

Доказательство: По теореме Вейерштрасса, функция, непрерывная на отрезке, достигает на нем

Доказательство:

По теореме Вейерштрасса, функция, непрерывная на отрезке, достигает на нем своего

наибольшего М и наименьшего m значений.

Если оба этих значения достигаются на концах отрезка,то они по условию равны: М= m, а это значит, что функция постоянна на [a,b]. Тогда

во всех точках этого отрезка.

Если же хотя бы одно из этих значений достигается внутри отрезка, то по теореме Ферма, производная функции в этой точке равна нулю:

Слайд 7

Геометрический смысл теоремы Ролля Найдется хотя бы одна точка, в которой

Геометрический смысл теоремы Ролля

Найдется хотя бы одна точка, в которой
касательная к

графику функции
параллельна оси Х, в этой точке
производная функции будет равна нулю.
Слайд 8

Слайд 9

Если же хотя бы одно условие теоремы Ролля нарушено, то заключение

Если же хотя бы одно условие теоремы Ролля нарушено, то заключение

теоремы может быть неверным.
Например:

Отсутствует непрерывность на [a,b].

1

Слайд 10

Отсутствует дифференцируемость на (a,b). 2

Отсутствует дифференцируемость на (a,b).

2

Слайд 11

3

3

Слайд 12

Теорема Лагранжа Пусть функция y=f(x) удовлетворяет следующим условиям: Непрерывна на отрезке [a,b]. Дифференцируема на интервале (a,b).

Теорема Лагранжа

Пусть функция y=f(x) удовлетворяет следующим условиям:
Непрерывна на отрезке

[a,b].
Дифференцируема на интервале (a,b).
Слайд 13

Тогда внутри отрезка существует по крайней мере одна такая точка ξ,

Тогда внутри отрезка существует по крайней мере одна такая точка ξ,

в которой производная функции равна частному от деления приращения функции на приращение аргумента на этом отрезке:
Слайд 14

Доказательство: Введем новую функцию g(x): Эта функция удовлетворяет всем условиям теоремы

Доказательство:

Введем новую функцию g(x):

Эта функция удовлетворяет всем условиям теоремы Ролля:
Она

непрерывна на [a,b], дифференцируема на (a,b) и на концах отрезка принимает равные значения:
Слайд 15

Следовательно, по теореме Ролля существует точка такая, что

Следовательно, по теореме Ролля существует точка

такая, что

Слайд 16

или отсюда

или

отсюда

Слайд 17

Эту теорему часто записывают в виде:

Эту теорему часто записывают в виде:

Слайд 18

Геометрический смысл теоремы Лагранжа

Геометрический смысл теоремы Лагранжа

Слайд 19

Если перемещать прямую АВ параллельно начальному положению, то найдется хотя бы

Если перемещать прямую АВ параллельно начальному положению, то найдется хотя бы

одна точка

в которой касательная к графику функции y=f(x) и хорда АВ, проведенная через концы дуги АВ будут параллельны.

Слайд 20

Следствие. Если производная функции y=f(x) равна 0 на некотором промежутке Х,

Следствие.

Если производная функции y=f(x) равна 0 на некотором промежутке Х,

то эта функция постоянна на всем промежутке.