数学分析 B1
返回笔记目录
第三章 单变量函数微分学
3.1 导数
3.1.1 定义
曲线的切线
tanα(M)=k∣x=x0=Δx→0limΔxf(x+Δx)−f(x)
3.1.2 导数四则运算
- (f(x)±g(x))′=f′(x)±g′(x)
- (f(x)⋅g(x))′=f′(x)⋅g(x)+f(x)⋅g′(x)
- (g(x)f(x))′=g2(x)f′(x)g(x)−f(x)g′(x)
- f(g(x))′=f′(g(x))g′(x)
3.2 微分
可导与可微等价,当且仅当单变量的情况
dy=f′(x)dx
3.3 微分中值定理
3.3.1 极值
∃x0∈I, 使得 ∃ε>0,∣x−x0∣<ε 时 f(x)≤f(x9)(或 f(x)≥f(x0))
3.3.2 Fermat 定理
若 f(x) 在 I 内部一点 x0 取到极值,且 f(x) 在 I 上可导,则极值点的导数等于 0
证明:不妨只对 x0 是极大值情况进行证明。
f(x0+h)−f(x0)≤0⇒hf(x0+h)−f(x0)≤0
对 h 取趋向于 0 的极限,有 f+′(x0)≤0
同理 f−′(x0)≥0
由于极限存在,所以 f(x0)=f−′(x0)=f+′(x0)=0
极值点一定 f′(x0)=0,但是 f′(x0)=0 不一定是极值点
f′(x0)=0 的 x0 称为函数驻点
3.3.3 Rolle 定理
f(x) 在闭区间 [l,r] 上连续,开区间 (l,r) 上可导,而且 f(a)=f(b),那么 ∃ξ∈(l,r) 使得 f′(ξ)=0
证明:f(x) 为常数显然;f(x) 不为常数一定有最大值 & 最小值
3.3.4 Lagrange 中值定理
f(x) 在闭区间 [l,r] 上连续,开区间 (l,r) 上可导,那么 ∃ξ∈(l,r) 使得 f′(ξ)=b−af(b)−f(a)
证明:记直线方程 g(x)=b−af(b)−f(a)(x−a)+f(a),利用 Rolle 定理,记 F(x)=f(x)−g(x) 容易验证定理所述为真