导数、极限和连续
2022-2-16
| 2023-8-2
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几何观点下的导数

如何求函数点的切线
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
 
notion image
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。
 
 
notion image
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

,则有
牛顿记法:
 
莱布尼茨记法:
 
 
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
 
notion image
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
    • notion image
      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
    • notion image
 
 

可导必连续

若函数 点可导,则函数点连续
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
  • 函数处可微 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:
  • 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:
  • 的邻域内可导(在 处可除外)且
  • 存在(或 )
,同理法则 (型)仿法则 可写出。
 
函数的增长速度
notion image
同样也可以评价函数的衰减速度:
notion image
 
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