導數的由來和發展曆程?微分中值定理定理1:費馬引理:,今天小編就來聊一聊關于導數的由來和發展曆程?接下來我們就一起去研究一下吧!
微分中值定理
定理1:費馬引理:
如果函數在一點可導,并且在該點取得極值,則導數為0
根據圖像比較容易得出結論
定理2:羅爾定理:
如果函數在閉區間連續,開區間可導
兩端點值相等,則可以證明至少存在一點導數為0
證明:
方法一,幾何明顯
方法二,一定存在最小值m,最大值M
m==M,則可以證明導數處處為0
m < M,又根據兩端點值相等,則至少有一個值是在區間内部,且為極值點,所以可以證明導數為0
定理3:拉格朗日中值定理:
上述條件下,一定存在一點導數值等于兩點連線的斜率
定理4:柯西中值定理
存在兩個函數滿足上述條件,則一定存在一點的兩個函數的導數值為兩點函數的差值
證明:可以将y,x當做對t的參數方程,按照拉格朗日進行求導
三個微分中值定理
意義:建立函數和導數之間的關系
羅爾定理是拉格朗日定理的特例,拉格朗日是柯西中值定理的特例
但後面兩個都是羅爾定理構建輔助函數得出的結論,羅爾定理反而是重點
泰勒公式
泰勒公式意義
建立函數和高階導數的連接
把函數用多項式逼近
兩種餘項的泰勒公式
皮亞諾餘項
拉格朗日餘項
區别:
條件不同,皮亞諾餘項要求n階可導,拉格朗日餘項要求n 1階可導
關于餘項不同,皮亞諾餘項的餘項隻能保證在x趨向x0的時候,與x0的差值n次方會是無窮小
拉格朗日餘項則是存在一點介于x和x0之間在展開之間(中值定理)
皮亞諾餘項是要求局部形态,适用于極限,極值
拉格朗日餘項要求整體形态,用于求最值,不等式
常用五個泰勒公式
導數的應用
單調性:
根據導數的正負性就可以判斷區間内導數的增減性
函數的極值:
在局部形态下,如果鄰域内恒有大于或者小于該點值,則說明在該點取得極值
定理8:極值的必要條件
如果可導,取得極值,則導數為0
将所有導數為0的點稱作駐點
因為是必要條件,所以駐點不一定是極值;但對于可導函數而言,極值一定是駐點
所以極值的取值範圍,隻可能是駐點or導數不存在的點
因為駐點是極值是必要條件所以
定理9:極值的第一充分條件(可判斷第一種或者第二種可能的極值)
如果該點鄰域可導,在該點兩邊一階導數變号,且該點可導或者不可導但連續;
則該點為極值點
定理10:極值的第二充分條件(隻能判斷第一種,且要求二階導存在)
駐點的二階導數不為0,則一定是極值點
如果二階<0為極大值
如果二階>0為極小值
函數的最大最小值
找連續函數的最值
第一步:求出駐點和不可導點(可能的極值點)
第二步:然後比較他們和端點的函數值
如果極值點是唯一的,則如果是極大則為最大,如果極小,則為最小
如果是應用題,需要建立目标函數
曲線的凹凸性
二階導數如果>0,則是凹的;如果<0,則是凸的
一階導數判斷函數的增減性,二階導數判斷函數的凹凸性
拐點:端點兩端二階導數變号,注意:拐點一定是曲線上的點,一定要用兩個坐标去表示
極值點可以是x軸上的點,x=具體的數
如何判定是否是拐點
極值點一個必要兩個充分對應
曲線的漸近線
1)水平漸近線:最多兩條
2)垂直漸近線:可以有無窮多條,分母為0
3)斜漸近線:
函數作圖
确定定義域
求一階導數
求二階導數
求漸近線
曲線的弧微分與曲率
曲率:K = |y’’|/(1 y’2)(3/2)
曲率半徑:R = 1/K
基本題型
函數靜态:研究函數的極值,最值,确定曲線的凹凸和拐點
求漸近線
求方程的根
不等式證明
中值定理以及證明題
一、研究函數的極值,最值,确定曲線的凹凸和拐點
極值隻可能是導數為0或者導數不存在的點
如何判斷:
左右導數是否變号
二階導數是否!=0
導數不存在且為極值的條件是該點必須連續
有關分段函數在分界點上是否為拐點或取得極值,隻需要要求函數連續,然後判斷左右導數是否異号即可
二、漸近線
斜漸近線需要将函數寫成ax b O(x)的形式,後面趨向于無窮小
三、方程的根
通常寫成f(x) = 0,然後計算有多少個根
題型:
方程根的存在性:
零點函數定理,左右端點異号
羅爾定理,找到fx的原函數,帶入左右端點都是0,然後求導可知fx存在一點取得0
根的個數:
單調性:這樣就能确定隻有一個
羅爾定理的推論:如果n階導數不為0,最多有n個零點
四、不等式的證明
單調性:将所有式子移到一邊,然後求導,得出FX恒大于0,可以求解
拉格朗日中值定理:通常用于兩點之差的式子
最大最小值定理:最小值大于0
兩個重要結論
sinx < x < tanx
x/(1 x) < In(1 x) < x
(采用中值定理證明)
五、中值定理的證明題
習題推導,如果在一段區域内n個值相等,可以證明至少存在n-1導數為0
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