Материал: Задачи и упражнения для организации самостоятельной работы по дисциплинам «Математика», «Спецглавы математики». Катрахова А.А., Васильев Е.М

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

6. Как использовать эквивалентность бесконечно малых при вычислении пределов?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примеры решения задач

 

 

 

1 cosx

 

Пример 1.

Сравнить бесконечно малые

x

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

x 3

1 3

 

 

 

1при x 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Вычисляем предел отношения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

1 cosx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31 3 x

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

x 0 x

 

 

 

x 0 x 31 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2sin

2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

3x2

3

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

2

 

 

sin

x

 

 

x

 

lim

 

2

lim

 

0.

 

3

 

 

 

 

2 2

 

 

4 3

 

 

 

 

 

 

x 0

x

 

 

 

 

 

 

 

x 0

 

x

3

x 0 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

Из полученного следует, что x – бесконечно малая более высокого порядка чем x .

Пример 2. Определить порядок малости x относительно x

при x 0, если x ln 1 x 2 2 .

Решение.При x 0 имеем

ln 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

умножаем и делим

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

на сопряженное

 

x

2

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выражение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2 2

x 2 2

 

x

 

x1 2

 

 

 

 

.

 

x 2 2

 

x 2 2

 

2 2

36

из полученного следует, что порядок малости x от-

носительно x при x 0 равен 1 .

2

Пример 3. Вычислить предел

lim

tg 4x

 

, используя экви-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

валентные бесконечно малые.

x

4

 

 

 

 

e 2 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

делаем замену переменной

 

 

 

 

 

 

 

tg 4x

 

 

 

 

tg 4y

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

 

 

 

y x

 

, x y

 

y 0 e2y

1

 

 

 

 

 

 

 

 

x

4

 

e 2 1

 

 

 

 

4

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tg 4y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4y

 

 

lim

4y

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e2y 1

2y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y 0 2y

 

 

 

 

Пример 4.

 

Вычислить предел

lim ctg x x , используя эквива-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лентные бесконечно малые.

Решение. Обозначаем lim ctg x x 0 u , а затем логариф-

x 0

мируем:

lnu ln lim ctg x x lim ln ctg x x lim xlnctg x 0

x 0

 

 

 

 

 

x 0

 

 

 

 

 

 

x 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim xln

cosx

lim xln

1 sin

2 x

 

 

sin x

x

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x

 

sin x

 

 

 

 

 

 

 

x 0

x 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

lim xln

 

 

1 x2

 

lim xln

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

x 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

x 0

 

 

x

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim x ln

1

 

 

ln x

ln 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

2

 

 

 

x 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

ln x

 

 

lim x

 

ln x lim xln x 0 lim

 

 

 

 

 

 

 

 

x 0

 

2

 

 

x 0

 

 

x 0 1 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

применяем

 

 

ln x

 

1 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

правило

lim

lim

lim x 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

Лопиталя

 

x 0 1 x

x 0 1 x2

x 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом lim ctg x x e0 1.

x 0

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Решить задачи: [13], 210, 220, 245-251, 283-302, 344-348, 369-378, 396-401, 414.

Форма отчетности: конспект, устный опрос.

ЗАНЯТИЕ № 12

ПРОИЗВОДНАЯ. ПРАВИЛА ДИФФЕРЕНЦИРОВАНИЯ

Литература: [12], с. 64-77, [16],c. 106-110.

Контрольные вопросы и задания

1.Дайте определение производной.

2.Каков физический смысл производной?

3.Что называется касательной к кривой?

4.В чем состоит геометрическое значение производной?

5.Докажите следующие теоремы:

–производная постоянной равна нулю;

–постоянный множитель можно выносить за знак про-

изводной;

–о производной суммы конечного числа дифференцируемых функций;

38

–о производной от произведения двух дифференцируемых функций;

–о производной частного от деления двух функций.

Примеры решения задач

В примерах 1-9 найти производную y функции y x .

 

0,1

 

 

 

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 1. y

5,2

x 0,1x 3

5,2x2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 x2

Решение. Для нахождения производной воспользуемся правилами дифференцирования суммы и дифференцирования степенной функции.

 

 

 

 

 

2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y 0,1x

3

5,2x2

 

 

0,1x

3

 

 

5,2x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

5

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

2,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1

 

 

 

 

x 3 5,2

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

3

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

153 x5

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 2. y 1

 

 

1 x3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Для нахождения производной воспользуемся правилами дифференцирования произведения, суммы и дифференцирования степенной функции.

y 1 x12 1 x3 1 x12 1 x3 1 x12 1 x3

 

 

1 2

 

1 x

3

1 2

 

 

3

 

 

1 x

 

 

1 x

1 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1 x3

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

x 1 2

 

1 x3 1 x1 2 0 3x2

 

 

 

3x2

1

x .

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

x

 

 

 

Пример 3. y

 

sin x

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 cosx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

39

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Для нахождения производной воспользуемся правилами дифференцирования частного, суммы и дифференцирования тригонометрических функций.

 

sin x

 

 

 

 

 

 

 

sin x

1 cosx sin x 1 cosx

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

1 cosx 2

 

1 cosx

 

 

 

 

cosx 1 cosx sin x sin x

 

 

cosx cos2 x sin2

x

 

1 cosx 2

 

 

1 cosx 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 cosx

 

 

 

1

.

 

 

 

1 cosx 2

 

 

 

 

 

 

 

 

1 cosx

 

 

Пример 4. y arccosx . x

Решение. Для нахождения производной воспользуемся правилами дифференцирования частного и дифференцирования обратных тригонометрических функций.

y arccosx x arccosx x

 

 

 

x

 

arccosx

 

 

 

 

 

 

1 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

arccosx

 

 

x2

 

 

 

1

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

1 x2

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 5. y x arctgx 1.

Решение. Для нахождения производной воспользуемся правилами дифференцирования произведения, обратных тригонометрических функций, сложной функции и степенной функции.

y x arctg x 1 12 x arctgx 1 x arctg x 1 12

40

Источник: https://studfile.net/preview/16565425/