meaning of differential
函数的微分
定义 d y = f ′ ( x ) d x f ′ ( x ) = d x d y 几何意义 切线纵坐标的增量 切线的斜率(陡峭程度) 本质 描述函数变化的多少,它是一种以直代曲的近似值 描述函数变化的快慢,它是一种变化率 函数微分的表达式(做题用): d y = y ′ d x , 或 d y = f ( x ) ′ d x
定义:若f ( x 0 + Δ x ) − f ( x 0 ) = A Δ x + o ( Δ x ) 则称f ( x ) 在x 0 处可微,A Δ x 称为f ( x ) 在x 0 点的微分。
记为d y = A Δ x
比如:
f ( x ) = x 2 Δ f ( x ) = f ( x 0 + Δ x ) − f ( x 0 ) = ( x 0 + Δ x ) 2 − x 0 = x 0 2 + 2 x 0 Δ x + ( Δ x ) 2 − x 0 2 得到: Δ f ( x ) = 2 x 0 Δ x + ( Δ x ) 2
d y 是Δ y 的线性主部 。
dy用来近似Δ y ,所以比Δ y 小。
d y ≈ Δ y
设y = cos 2 x ⋅ ln ( 1 + x 2 ) ,求d y
y ′ = ( cos 2 x ) ′ ⋅ ln ( 1 + x 2 ) + cos 2 x [ ln ( 1 + x 2 ) ] ′ y ′ = − sin 2 x ⋅ 2 ln ( 1 + x 2 ) + cos 2 x 1 + x 2 1 2 x y ′ = − 2 sin 2 x ⋅ ln ( 1 + x 2 ) + 1 + x 2 2 x cos 2 x
∴ d y = [ − 2 sin 2 x ⋅ ln ( 1 + x 2 ) + 1 + x 2 2 x cos 2 x ] d x
凑微分
x sin l 2 x d x = ( ) d cos l 2 x
d cos 2 x = ( cos 2 x ) ′ d x = 2 cos x ( − sin x ) d x = − 2 sin x cos x d x
原式就等于
x sin 2 x d x = ( ) − 2 sin x cos x d x x ( sin x ) ( sin x ) d x = ( ) ⋅ − 2 sin x cos x d x x ( sin x ) ( sin x ) d x = ( cos x sin x ⋅ x ⋅ − 2 1 ) ⋅ − 2 sin x cos x d x
消掉等号右边的cosx和常数-2,再多乘上一个x,保持和左边一样。
∴ − 2 x tan x 为答案
另一种方法:
d cos 2 x = ( cos 2 x ) ′ d x = 2 cos x ( − sin x ) d x = − 2 sin x cos x d x
x sin 2 x d x = ( ) − 2 sin x cos x d x
− 2 s i n x c o s x x s i n 2 x = − 2 x tan x
求指定点的微分
函数在某一点处可微分。
定理:
函数y = f ( x ) 在点x 0 处可微的充分必要条件是f ( x ) 在点x 0 处可导,且有
d y = f ′ ( x 0 ) Δ x = f ′ ( x 0 ) d x
指定点的微分.excalidraw ⚠ Switch to EXCALIDRAW VIEW in the MORE OPTIONS menu of this document. ⚠ You can decompress Drawing data with the command palette: ‘Decompress current Excalidraw file’. For more info check in plugin settings under ‘Saving’
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常用基本初等函数导数公式
( a x ) ′ = a x ln a ( a > 0 , a = 1 ) ( log a x ) ′ = x ln a 1 ( a > 0 , a = 1 )
( ln x ) ′ = ( log e x ) ′ = ( x l n e 1 ) = x 1
微分的应用
算近似值
精确值:Δ y = f ( x 0 + Δ x ) − f ( x 0 )
近似值: d y ≈ f ′ ( x 0 ) Δ x
Δ y ≈ d y Δ y + f ( x 0 ) = f ( x 0 + Δ x ) ∴ f ( x 0 + Δ x ) ≈ f ( x 0 ) + f ′ ( x 0 ) Δ x
用(2)式可以推出,f ( x 0 + Δ x ) ≈ f ( x 0 ) + f ′ ( x 0 ) Δ x
其中Δ x = x − x 0
上式变形为f ( x ) ≈ f ( x 0 ) + f ′ ( x 0 ) ( x − x 0 )
下面用这个公式来证明一下等价无穷小。
n 1 + x ≈ 1 + n x
在x → 0 的情况下,取f ( x ) = n 1 + x ,于是f ( 0 ) = 1
n 1 + x = ( 1 + x ) n 1 , ( ( 1 + x ) n 1 ) ′ = n 1 ( 1 + x ) ( n 1 − 1 ) ⋅ 1 n 1 ( 1 + x ) ( n 1 − 1 )
代入上式f ( x ) ≈ f ( 0 ) + f ′ ( 0 ) ( x − 0 )
∴ f ( x ) ≈ 1 + n 1 ⋅ x = 1 + n x
求sin 3 0 ∘ 3 0 ′ 的近似值
用这个公式f ( x 0 + Δ x ) ≈ f ( x 0 ) + f ′ ( x 0 ) Δ x
sin 3 0 ∘ 3 0 ′ = sin ( 6 π + 360 π ) x 0 = 6 π , Δ x = 360 π sin ( 6 π + 360 π ) ≈ sin 6 π + cos ( 6 π ) ⋅ 360 π
求1.05 的近似值