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几何观点下的导数
如何求函数在点的切线?
确定该直线需要知道两点:
- 曲线上的点,满足
- 切线的斜率就是函数的导数
绿色虚线代表 的一条割线(secant line),即经过函数图像任意两个不重复的点的直线。
切线是什么?
- 与弧线有一个公共交点的直线
- 是割线(与弧线有两个公共交点的直线)的极限状态,当两个交点之一的点向点趋近,使得两点间的距离退化为零时的一种极限状态。
割线PQ之斜率的极限就是切线的斜率,即为导数。
切线方程:
法线方程:
导数的几何定义
例如:求导
导数的表示法
若,则有
牛顿记法:
若
莱布尼茨记法:
若
或者
极限和连续
简单极限:
导数永远不是简单极限: ,结果永远是,总是要先进行一些对消运算
点的左右极限:
右极限:
左极限:
求极限过程中不需要知道0点的函数值
定义:若有 ,则称函数在点连续
包含的条件是:
- 这一极限存在,即函数的左极限等于右极限
- 存在
- 函数值和函数的极限值相等
几种“不连续”的情况
- 跳跃间断:左右极限均存在,但是不相等 (左连续是关于过去,右连续是关于未来)
- 可去间断:左右极限存在并相等,但不等于函数值
例:,,而函数在零点无意义,因此0点也是可去间断点
- 无穷间断:例如函数,
- 另类间断:例如,当趋近于0的时候,将无限震荡,没有左右极限
可导必连续
若函数 在点可导,则函数在 点连续
证明:
则极限等于函数值,函数在该点连续。
左导数:
右导数:
可导和连续的关系
- 函数在处可微 在处可导
- 若函数在点 处可导,则 在点 处连续,反之则不成立,即函数连续不一定可导
- 存在
洛必达法则
法则Ⅰ (型)
设函数 满足条件:
- 在 的邻域内可导,(在 处可除外)且
- 存在(或 )
则: 。
法则(型)
设函数 满足条件:
- 存在一个 ,当 时,可导,且 ;
- 存在(或 )
则:
法则Ⅱ(型)
设函数 满足条件:
- 在 的邻域内可导(在 处可除外)且
- 存在(或 )
则,同理法则 (型)仿法则 可写出。
函数的增长速度
同样也可以评价函数的衰减速度: