Производная и дифференциалы высших порядков.

Рассмотрим функцию , определенную на некотором промежутке . Вычислим производную , которая также является функцией на . Производной второго порядка от функции называется производная от ее производной: . Аналогично определяют производную любого порядка: .

Рассмотрим дифференциал функции в произвольной точке промежутка : . Здесь - приращение независимой переменной, которое является числом и не зависит от . Сам же дифференциал есть функция от , и можно вычислить дифференциал от этой функции: При этот дифференциал от дифференциала называется дифференциалом второго порядка и вычисляется по формуле Аналогично вычисляется дифференциал любого порядка .

Теорема Ферма.

Теорема утверждает, что:

Для любого натурального числа n > 2уравнение не имеет натуральных решений a, b и c.

Теорема Ролля.

Теорема Ро́лля (теорема о нуле производной) утверждает, что Если функция непрерывна на отрезке [ a; b ] и дифференцируема на интервале (a; b), принимает на концах этого интервала одинаковые значения, то на этом интервале найдётся хотя бы одна точка, в которой производная функции равна нулю.

 

Теорема Лагранжа.

Формула конечных приращений или теорема Лагра́нжа о среднем значении утверждает, что если функция f непрерывна на отрезке[ a; b ] и дифференцируема в интервале (a; b), то найдётся такая точка , что

.

Геометрически это можно переформулировать так: на отрезке [ a; b ] найдётся точка, в которой касательная параллельна хорде, проходящей через точки графика, соответствующие концам отрезка.

Механическое истолкование: Пусть f (t) — расстояние точки в момент t от начального положения. Тогда f (b) − f (a) есть путь, пройденный с момента t = a до момента t = b, отношение — средняя скорость за этот промежуток.

 

Теорема Коши.

Пусть функции f (x) и g (x)

1. непрерывны на отрезке [ a, b ];
2. дифференцируемы в интервале (a, b);

f '(c)

g '(c)

1. " x О (a, b) g '(x) ≠ 0.

= f (b) − f (a)

g (b) − g (a)

Тогда существует точка c О (a, b) такая, что

 

Правило Лопиталя.

Правило Лопита́ля — метод нахождения пределов функций, раскрывающий неопределённости вида 0 / 0 и . Обосновывающая метод теорема утверждает, что при некоторых условиях предел отношения функций равен пределу отношения их производных.

Условия:

1. или ;

2. и дифференцируемы в проколотой окрестности ;

3. в проколотой окрестности ;

4. существует ,

тогда существует .

Пределы также могут быть односторонними.

 

Формулы Тейлора и Маклорена.

Если функция f (x) имеет непрерывные производные вплоть до (n+ 1)-го порядка, то ее можно разложить в степенной ряд по формуле Тейлора:

где R_n − остаточный член в форме Лагранжа определяется выражением

Если приведенное разложение сходится в некотором интервале x, т.е. , то оно называется рядом Тейлора, представляющим разложение функции f (x) в точке a.

Если a = 0, то такое разложение называется рядом Маклорена:

Разложение функций в ряд Маклорена.

· · · · ·