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1701016262 其中表示对f(u)关于自变量u的求导。
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1701016264 上述性质都是从导数的定义推出,具体的推算步骤在此省略。利用这些基本性质,可以容易地计算许多函数的导函数,包括以下一些最基本的导数。
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1701016266 导数简表:一些基本初等函数的导函数
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1701016271 前已提及,利用导函数可以研究函数性质。在应用过程中需要借助微分中值定理。以下介绍最常见的拉格朗日微分中值定理。
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1701016273 定理 设f(x)在[a,b]上点点都有导数,那么在(a,b)中存在一点ξ,使得
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1701016275 f (b)-f (a)=f′(ξ)(b-a).
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1701016277 这是非常深刻的结果。等式左边依赖于固定两点a,b,是整体性的,而右边是在一点ξ处的导数,乃是局部性质。由于我们把局部性质研究透了,整体性质就可以借助局部性质得到深化。
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1701016279 这是典型的纯粹存在性定理,即微分中值定理中的ξ肯定存在于a,b之间,但不确切知道在哪一点。我们用图5.7.1,对此定理做一些说明。将定理的结论改写为
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1701016284 等式的左端正是由点(a,f(a))和点(b,f(b))两点连线的斜率。定理断言,在[a,b]中必有一点ξ,函数图像在该点处的斜率f′(ξ)恰与该连线的斜率相等。从图5.7.1上看,这是合理的。严格的证明从略。
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1701016286 如果已经知道f′(x)在区间[a,b]上恒大于0(或小于0),将微分中值定理用于函数f(x),立刻可知其单调增加(或减少)。
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1701016288 任给[a,b]上两点x1,x2,x1<x2,由微分中值定理,以及f′(ξ)恒大于0,我们就有
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1701016293 ▲ 图5.7.1 微分中值定理图示
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1701016295 f(x2)-f(x1)=f′(ξ)(x2-x1)>0.
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1701016297 因此f(x2)>f(x1),即f(x)在[a,b]上单调增加。
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1701016299 这个结论告诉我们:区间上增减——整体性质,每点可导——局部性质,微分中值定理把两者连接起来了。
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1701016304 数学文化教程 [:1701013740]
1701016305 数学文化教程 第八节 累积微分,溯源整体
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1701016307 大自然是局部与整体的统一。近看大海汹涌澎湃,远看则风平浪静;宏观地看长江,整体上是“一江春水向东流”。可是如果局部地看,却是千折百回。整体是由局部构成的。把局部研究透了,自然能够获得更多的整体信息。
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1701016309 微分学由整体出发,深刻地揭示函数在一点的局部性质。很自然地设想,如果把局部性质研究清楚了,必能反过来更深刻地理解函数的整体性质。这就是说,微分的含义是“细分入微”,进一步的思考则应该是“见微知著”,将函数f(x)各点的微分累积起来,从而了解整体。这样的思考,就走进积分学的范围了。古语云:“譬如积薪,后来居上”。从“积薪”到“积分”,共同的意境是“累积”。
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