第二章一元函数微分学及其应用ppt课件.ppt
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1、第二节 导数的应用一、微分中值定理一、微分中值定理二、洛必达法则二、洛必达法则三、函数的单调性、极值与最值三、函数的单调性、极值与最值四、曲线的凹凸性、拐点以及函数图形的描四、曲线的凹凸性、拐点以及函数图形的描绘绘五、导数在工程技术中的简单应用五、导数在工程技术中的简单应用我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物一、微分中值定理1. 罗尔定理罗尔定理引理 设f(x)在 处可导,且在 的某邻域内恒有 则有 .0 x0 x),()()()(00 xfxfxfxf或0)(0 xf定义定义 导数等于零的点称
2、为函数的驻点(或稳定点、临界点). .我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物罗尔定理 设函数 f(x) 满足(1) 在闭区间a,b上连续,. 0)( ),(fba,使则至少存在一点(2) 在开区间(a,b)内可导,(3) f(a)=f(b),注意:罗尔定理的条件有三个,如果缺少其中任何一个条件,定理将不成立.我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物罗尔定理几何意义:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西
3、,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2. 拉格朗日中值定理拉格朗日中值定理定理 设函数f(x)满足(1) 在闭区间a,b上连续;(2) 在开区间(a,b)内可导;则至少存在一点 . )()()(),(abafbffba,使 分析 与罗尔定理相比,拉格朗日中值定理中缺少条件是f(a)=f(b).如果能由f(x)构造一个新函数 使 在a,b上满足罗尔定理条件,且由 能导出 则问题可解决.)(x),(x0)( , )()()(abafbff我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实
4、我的猜测没有错:表里边有一个活的生物拉格朗日中值定理的几何意义: 如果在a,b上的连续曲线,除端点外处处有不垂直于x轴的切线,那么在曲线弧上至少有一点 使曲线在该点处的切线平行于过曲线弧两端点的弦线.),(,(f. )( )()()(axabafbfafy弦线的方程为作辅助函数)( )()()()()(axabafbfafxfx即可. 的几何意义为:曲线的纵坐标与曲线弧两端点连线对应的纵坐标之差.)(x我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样
5、一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3. 柯西中值定理柯西中值定理定理 设函数f(x)与F(x)满足:(1)在闭区间a,b上都连续,(2)在开区间(a,b)内都可导,(3)在开区间(a,b)内,( )0,F x则至少存在一点( )( )( )( , ) .( )( )( )f bf afa bF bF aF,使在柯西中值定理中,若取F(x)=x,则得到拉格朗日中值定理.因此柯西中值定理可以看成是拉格朗日中值定理的推广.我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物
6、4. 泰勒公式泰勒公式我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物二、洛必达法则1. 型未定式型未定式00点点可可导导,点点的的导导数数,假假设设在在在在考考察察函函数数aaxf)(axafxfafax )()(lim)(。分分子子分分
7、母母同同时时趋趋向向于于时时,限限当当是是一一个个常常数数值值,上上述述极极0 )(axaf ,tanlim0 xxx)00(型未定式型未定式 ,sinlnsinlnlim0bxaxx)( 00型和型的极限我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物洛必达洛必达 (LHospital,1661-1704).)()(lim)()(lim);()()(lim)3(;0)()()(),()2(;)()(,)1(xFxfxFxfxFxfxFxFxfaaxFxfaxaxaxax 那那末末或或为为无无穷穷大大存存在
8、在都都存存在在且且及及本本身身可可以以除除外外点点点点的的某某领领域域内内在在都都趋趋于于零零及及函函数数时时当当设设定理定理1)00(我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 定义定义 这种在一定条件下通过分子分母分别求导再求极限来确定未定式的值的方法称为洛必达法则.,该该法法则则仍仍然然成成立立时时当当 x注意:注意: 1) 使用洛必达法则必须验证条件,不是使用洛必达法则必须验证条件,不是 未未 定式不能用罗必塔法则;定式不能用罗必塔法则;2)洛必达法则可以连续应用,必须步步化洛必达法则可以连续
9、应用,必须步步化简(尽可能地化简)、步步验证求未定式简(尽可能地化简)、步步验证求未定式的极限的极限.我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物.)()(lim)()(lim);()()(lim)3( ; 0)()()(), ( )2( ;)()(,)1(xFxfxFxfxFxfxFxFxfaaxFxfaxaxaxax 那那末末或或为为无无穷穷大大存存在在都都存存在在且且及及本本身身可可以以除除外外点点点点的的某某领领域域内内在在都都趋趋于于无无穷穷及及函函数数时时当当设设定理定理2)( .,该法则仍
10、然成立该法则仍然成立时时当当 x我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物型型00,1 ,0 ,0 例例1 1解解.lnlim0 xxx 求求)0( xxx10lnlim 原原式式2011limxxx 解法:解法:将其它类型未定式化为洛必达法则可解将其它类型未定式化为洛必达法则可解决的类型决的类型),00()( 1 0)型0)(lim0 xx2. 其它未定式的求法其它未定式的求法我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有
11、一个活的生物例例2 2解解)( 2)型)tan(seclim2xxx xxxcossin1lim2 xxxsincoslim2 0cotlim2 xx )tan(seclim2xxx 求求),00(我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物0030 ,1 ,)型例例3 3解解.lim0 xxx 求求)0(0 xxxeln0lim 原原式式xxxelnlim0 2011limxxxe 0e . 1 xxxe1lnlim0 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是
12、我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物洛必达法则洛必达法则型型00,1 ,0 型型 型型 0型型00型型 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 三、函数的单调性、极值和最值1. 函数的单调性函数的单调性 问题的提出问题的提出xyo)(xfy xyo)(xfy abAB0)( xf0)( xfabBA若若 在区间(在区间(a,b)上单调上升上单调上升)(xfy 若若 在区间(在区间(a,b)上单调下降上单调下降)(xfy 0)( xf我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把
13、它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物定理定理1(函数单调性判别法)(函数单调性判别法).,)(0)(),()2(,)(0)(),(1.),(,)(上上单单调调减减少少在在,那那末末函函数数内内如如果果在在上上单单调调增增加加;在在,那那末末函函数数内内如如果果在在)(内内可可导导上上连连续续,在在在在设设函函数数baxfyxfbabaxfyxfbababaxfy 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物例例解解.20sin 上的单调性上的单调性,在
14、在判断函数判断函数xxy . 0cos1 xy, 0 y.函函数数单单调调增增加加123456123456我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2. 函数的极限函数的极限.)( )(,)()(,;)( )(,)()(, , ,),(,),()(000000000的的一一个个极极小小值值是是函函数数就就称称均均成成立立外外除除了了点点任任何何点点对对于于这这邻邻域域内内的的的的一一个个邻邻域域如如果果存存在在着着点点的的一一个个极极大大值值是是函函数数就就称称均均成成立立外外除除了了点点任任何何点点
15、对对于于这这邻邻域域内内的的的的一一个个邻邻域域如如果果存存在在着着点点内内的的一一个个点点是是内内有有定定义义在在区区间间设设函函数数xfxfxfxfxxxxfxfxfxfxxxbaxbaxf 定义定义我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物函数的极大值与极小值统称为极值函数的极大值与极小值统称为极值,使函数取得极值的点称为极值点使函数取得极值的点称为极值点.31292)(23 xxxxf函函数数的的极极值值点点。是是函函数数点点和和极极小小值值有有极极大大值值)(2, 1, 1)2(2)1(xf
16、xxff 注注1 1:极值是函数的局部性概念,与最值不同;:极值是函数的局部性概念,与最值不同;注注2:极大值可能小于极小值:极大值可能小于极小值,极小值可能大于极小值可能大于极大值极大值.我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物定理定理2 2(极值存在的必要条件)(极值存在的必要条件).)()0)(的的驻驻点点做做函函数数叫叫的的实实根根即即方方程程使使导导数数为为零零的的点点xfxf 注注1:.,)(是是极极值值点点但但函函数数的的驻驻点点却却不不一一定定点点的的极极值值点点必必定定是是它它的的
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