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經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)函數(shù)第二節(jié)極限第三節(jié)無窮小量與無窮大量第四節(jié)極限的運(yùn)算法則第一章極限與連續(xù)第五節(jié)兩個重要極限第六節(jié)函數(shù)的連續(xù)性第七節(jié)經(jīng)濟(jì)學(xué)中常用的函數(shù)本章將主要學(xué)習(xí)極限與連續(xù)的基本概念,以及它們的一些性質(zhì),為進(jìn)一步學(xué)好微積分打下基礎(chǔ);極限理論是微積分學(xué)的基本推理工具,微積分學(xué)中的很多概念和定理都是用極限方法推導(dǎo)出來的.學(xué)習(xí)重點(diǎn)第一章極限與連續(xù)1.函數(shù)的定義定義1:設(shè)D是由數(shù)組成的集合.如果對于每個數(shù)x∈D,變量y按照一定的對應(yīng)法則f總有唯一確定的數(shù)值和它對應(yīng),那么將對應(yīng)法則f稱為在D上x到y(tǒng)的一個函數(shù),記作y=f(x),x稱為自變量,y稱為因變量,D稱為函數(shù)的定義域.2.函數(shù)的表示法(1)表格法.一、函數(shù)的概念第一節(jié)函數(shù)(2)圖象法.用圖象表示兩個變量的函數(shù)關(guān)系的方法,如上圖所示;(3)解析法.用一個等式表示兩個變量的函數(shù)關(guān)系的方法,如y=x+3,y=lg(x+2)等.一、函數(shù)的概念第一節(jié)函數(shù)3.函數(shù)的定義域要使解析式有意義,我們通??紤]以下幾點(diǎn):(1)分式的分母不能為零;(2)偶次根式的被開方數(shù)必須為非負(fù)數(shù);(3)對數(shù)式中的真數(shù)必須大于零;(4)冪函數(shù).指數(shù)函數(shù).對數(shù)函數(shù).三角函數(shù).反三角函數(shù)考慮各自的定義域;(5)若函數(shù)表達(dá)式是由幾個數(shù)學(xué)式子組成,則其定義域應(yīng)取各部分定義域的交集;(6)分段函數(shù)的定義域是各個定義區(qū)間的并集.一、函數(shù)的概念第一節(jié)函數(shù)1.奇偶性定義2:設(shè)函數(shù)的定義域D關(guān)于原點(diǎn)對稱.如果對于任意的x∈D,f(-x)=-f(x),那么f(x)為奇函數(shù);如果對于任意的x∈D,f(-x)=f(x),那么f(x)為偶函數(shù).否則f(x)為非奇非偶函數(shù).奇函數(shù)的圖象關(guān)于原點(diǎn)對稱,如圖所示;偶函數(shù)的圖象關(guān)于y軸對稱,如圖所示.二、函數(shù)的幾種特性第一節(jié)函數(shù)二、函數(shù)的幾種特性第一節(jié)函數(shù)2.單調(diào)性定義3:若對于區(qū)間D內(nèi)任意的兩點(diǎn)x1,x2,當(dāng)x1<x2時,恒有f(x1)≤f(x2),那么f(x)在區(qū)間D上單調(diào)增加,區(qū)間D稱為單調(diào)增區(qū)間;特別地,當(dāng)x1<x2時,恒有f(x1)<f(x2),則稱f(x)為D上的嚴(yán)格增函數(shù);如果恒有f(x1)>f(x2),那么f(x)在區(qū)間D上單調(diào)減少,區(qū)間D稱為單調(diào)減區(qū)間;特別地當(dāng)x1>x2時,恒有f(x1)>f(x2),則稱f(x)為D上的嚴(yán)格減函數(shù).單調(diào)遞增函數(shù)的圖象沿x軸正向上升,如圖所示;單調(diào)遞減函數(shù)的圖象沿x軸正向下降,如圖所示.二、函數(shù)的幾種特性第一節(jié)函數(shù)二、函數(shù)的幾種特性第一節(jié)函數(shù)3.有界性定義4:設(shè)函數(shù)f(x)的定義域?yàn)镈,數(shù)集XD.若存在數(shù)K1,使得f(x)≤K1對任意x∈X都成立,則稱函數(shù)f(x)在X上有上界,而K1稱為函數(shù)f(x)在X上的一個上界(任何大于K1的數(shù)也是f(x)在X上的上界);若存在數(shù)K2,使得f(x)≥K24.周期性定義5:設(shè)函數(shù)f(x)的定義域?yàn)镈,對于任意的x∈D,存在不為零的數(shù)T,使f(x+T)=f(x),那么f(x)為D上的周期函數(shù),T稱為函數(shù)的一個周期,并且nT(n為非零整數(shù))也是它的周期.平時,我們把函數(shù)的最小正周期稱為函數(shù)的周期.二、函數(shù)的幾種特性第一節(jié)函數(shù)1.基本初等函數(shù)我們把常數(shù)函數(shù)y=c(c為常數(shù)).冪函數(shù)y=xα(α為實(shí)數(shù)).指數(shù)函數(shù)y=ax(a>0,a≠1,a為常數(shù)).對數(shù)函數(shù)y=logax(a>0,a≠1,a為常數(shù)).三角函數(shù)和反三角函數(shù)統(tǒng)稱為基本初等函數(shù).2.復(fù)合函數(shù)定義6:若函數(shù)y=f(u),u=g(x),且u=g(x)的值域或部分值域包含在f(u)的定義域中,則變量y通過變量u與變量x建立了對應(yīng)關(guān)系,這個對應(yīng)關(guān)系稱為y是x的復(fù)合函數(shù),u是中間變量,x是自變量,通常將y=f(u),u=g(x)合并寫成y=f[g(x)].三、初等函數(shù)第一節(jié)函數(shù)以前我們已經(jīng)學(xué)過數(shù)列的概念,現(xiàn)在我們來考察當(dāng)項(xiàng)數(shù)n無限增大時,無窮數(shù)列{an}的變化趨勢.我們先看一個實(shí)例:一個籃球從距地面1m高處自由下落,受地心引力及空氣阻力作用,每次觸地后籃球又反彈到前一次高度的1/2處.于是,可得到表示籃球高度的一個數(shù)列:一、數(shù)列的極限第二節(jié)極限我們知道,籃球最終會停在地面上,即反彈高度h=0,這說明,隨著反彈次數(shù)n的無限增大,數(shù)列通項(xiàng)hn=1/2n-1的值將趨向于0.一、數(shù)列的極限第二節(jié)極限從圖中可看出,當(dāng)n增大時,點(diǎn)(n,an)從橫軸上方無限接近于直線an=0.這表明,當(dāng)n無限增大時,數(shù)列通項(xiàng)an=1/n的值無限趨近于零.同樣,從圖中可看出,當(dāng)n增大時,點(diǎn)(n,an)從上下兩側(cè)無限接近于直線an=1.這表明,當(dāng)n無限增大時,數(shù)列通項(xiàng)an=(n+(-1)n)/n的值無限趨近于常數(shù)1.一、數(shù)列的極限第二節(jié)極限定義1:如果無窮數(shù)列{an}的項(xiàng)數(shù)n無限增大時,an無限趨近于一個確定的常數(shù)A,那么A就叫作數(shù)列{an}的極限(limit)limn→∞1/2n-1=0;limn→∞1/n=0;limn→∞(n+(-1)n)/n=1.一、數(shù)列的極限第二節(jié)極限1.當(dāng)x→∞時函數(shù)f(x)的極限定義2:如果當(dāng)x→∞時,函數(shù)f(x)無限趨近于確定的常數(shù)A,那么A就叫作函數(shù)f(x)當(dāng)x→∞時的極限,記作limx→∞f(x)=A或當(dāng)x→∞時,f(x)→A.下面給出當(dāng)x→+∞或x→-∞時函數(shù)極限的定義.定義3:如果當(dāng)x→+∞(或x→-∞)時,函數(shù)f(x)的值無限趨近于一個確定的常數(shù)A,那么A就稱為函數(shù)f(x)當(dāng)x→+∞(或x→-∞)時的極限,記作limx→+∞f(x)=A,或當(dāng)x→+∞時,f(x)→A(limx→-∞f(x)=A,或當(dāng)x→-∞時,f(x)→A).二、函數(shù)的極限第二節(jié)極限2.當(dāng)x→x0時函數(shù)f(x)的極限定義4:設(shè)函數(shù)y=f(x)在x0的某空心鄰域鄰域就是在數(shù)軸上滿足{x||x-x0|<δ},δ>0的點(diǎn)的集合,即區(qū)間(x0-δ,x0+δ)內(nèi)的一切實(shí)數(shù).x0稱為鄰域的中心,δ為半徑.若這個區(qū)間不含點(diǎn)x0,則稱為x0的空心δ鄰域.二、函數(shù)的極限第二節(jié)極限定義1:如果當(dāng)x→x0(或x→∞)時,函數(shù)f(x)的極限為零,那么稱函數(shù)f(x)當(dāng)x→x0(或x→∞)時為無窮小量,簡稱無窮小.例如,當(dāng)x→0時,sinx是無窮小;當(dāng)x→∞時,1x是無窮小.一、無窮小量第三節(jié)
無窮小量與無窮大量定義2:如果當(dāng)x→x0(或x→∞)時,函數(shù)f(x)的絕對值無限增大,那么稱函數(shù)f(x)當(dāng)x→x0(或x→∞)時為無窮大量,簡稱無窮大.如果按函數(shù)極限的定義來看,f(x)的極限不存在,但是為了便于敘述,我們稱“函數(shù)的極限是無窮大”,并記作limx→x0(x→∞)f(x)=∞.二、無窮大量第三節(jié)
無窮小量與無窮大量定理:在自變量的同一變化過程中,如果f(x)為無窮大,那么1f(x)為無窮小;反之,如果f(x)為無窮小,且f(x)≠0,那么1f(x)為無窮大.例如,因?yàn)閘imx→∞x3=∞,所以limx→∞1x3=0;因?yàn)閘imx→0sinx=0,所以limx→01sinx=∞.
四.無窮小量的性質(zhì)在自變量的同一變化過程中,無窮小具有以下三個性質(zhì):性質(zhì)1:有限個無窮小的代數(shù)和為無窮小.性質(zhì)2:有界函數(shù)與無窮小的乘積為無窮小.性質(zhì)3:有限個無窮小的乘積為無窮小.三、無窮小量與無窮大量的關(guān)系第三節(jié)
無窮小量與無窮大量法則設(shè)limx→x0f(x)=A,limx→x0g(x)=B,則有(1)limx→x0[f(x)±g(x)]=limx→x0f(x)±limx→x0g(x)=A±B;(2)limx→x0[f(x)·g(x)]=limx→x0f(x)·limx→x0g(x)=A·B;(3)limx→x0[Cf(x)]=C·limx→x0f(x)=C·A(C為常數(shù));(4)limx→x0f(x)g(x)=limx→x0f(x)limx→x0g(x)=AB(B≠0).第四節(jié)極限的運(yùn)算法則準(zhǔn)則1:如果函數(shù)f(x),g(x),h(x)在同一變化過程中滿足g(x)≤f(x)≤h(x)且limg(x)=limh(x)=A,那么limf(x)存在且等于A.準(zhǔn)則2:若數(shù)列{xn}單調(diào)有界,則limn→∞xn一定存在.一、判定極限存在的兩個準(zhǔn)則第五節(jié)兩個重要極限1.limx→0sinx/x=1我們考察當(dāng)x趨近于0時,函數(shù)sinx/x的變化趨勢,列表如下:二、兩個重要極限公式第五節(jié)兩個重要極限從上表中可以看出,當(dāng)x→0時,sinx/x→1,即limx→0sinx/x=1.從上表中可以看出,當(dāng)x→+∞和x→-∞時,函數(shù)1+1xx無限趨近于一個確定的常數(shù),這個常數(shù)就是無理數(shù)e=2.71828182845…,即limx→∞1+1xx=e在上式中,令u=1x,則當(dāng)x→∞時,u→0,于是我們可以得到另一種形式limu→0(1+u)1u=limx→∞1+1xx=e,即limx→0(1+x)1x=e.二、兩個重要極限公式第五節(jié)兩個重要極限1.函數(shù)的增量定義1:設(shè)函數(shù)y=f(x),當(dāng)自變量由初值x0變到終值x1時,我們把差值x1-x0叫作自變量的增量(或改變量),記作Δx,即Δx=x1-x0,因此x1=x0+Δx.這時可以說,自變量由初值x0變化到x0+Δx.相應(yīng)地,函數(shù)值由f(x0)變化到f(x0+Δx),我們把差值f(x0+Δx)-f(x0)叫作函數(shù)的增量(或改變量),記作Δy,即Δy=f(x0+Δx)-f(x0).一、函數(shù)連續(xù)的概念第六節(jié)函數(shù)的連續(xù)性2.函數(shù)的連續(xù)定義2:設(shè)函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0某鄰域內(nèi)有定義,如果當(dāng)自變量x在x0處的增量Δx趨近于零時,函數(shù)y=f(x)的相應(yīng)增量Δy=f(x0+Δx)-f(x0)也趨近于零,也就是說,有l(wèi)imΔy=0或lim[f(x0+Δx)-f(x0)]=0,那么稱函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0處連續(xù),x0稱為函數(shù)f(x)的連續(xù)點(diǎn).定義3:如果函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0某鄰域內(nèi)有定義,并且limf(x)=f(x0),那么稱函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0處連續(xù),x0稱為函數(shù)f(x)的連續(xù)點(diǎn).一、函數(shù)連續(xù)的概念第六節(jié)函數(shù)的連續(xù)性定義4:設(shè)函數(shù)y=f(x)在x0處及其左(或右)鄰域內(nèi)有定義,如果limf(x)=f(x0)(或limf(x)=f(x0)),那么稱函數(shù)f(x)在x0處左連續(xù)(或右連續(xù)).定義5:如果函數(shù)f(x)在開區(qū)間(a,b)內(nèi)每一點(diǎn)都連續(xù),那么稱函數(shù)f(x)在區(qū)間(a,b)內(nèi)連續(xù),或稱函數(shù)f(x)為區(qū)間(a,b)內(nèi)的連續(xù)函數(shù),區(qū)間(a,b)稱為函數(shù)f(x)的連續(xù)區(qū)間.一、函數(shù)連續(xù)的概念第六節(jié)函數(shù)的連續(xù)性1.連續(xù)函數(shù)的和、差、積、商的連續(xù)性性質(zhì)1:如果函數(shù)f(x)與g(x)在點(diǎn)x0處連續(xù),那么它們的和.差.積.商(分母在x0處不等于零)也都在x0處連續(xù).即lim[f(x)±g(x)]=f(x0)±g(x0);lim[f(x)·g(x)]=f(x0)g(x0);limf(x)g(x)=f(x0)g(x0)(g(x0)≠0).二、初等函數(shù)的連續(xù)性第六節(jié)函數(shù)的連續(xù)性2.復(fù)合函數(shù)的連續(xù)性性質(zhì)2如果函數(shù)u=φ(x)在點(diǎn)x0處連續(xù),且φ(x0)=u0,而函數(shù)y=f(u)在點(diǎn)u0處連續(xù),那么復(fù)合函數(shù)y=f[φ(x)]在點(diǎn)x0處也連續(xù).3.初等函數(shù)的連續(xù)性性質(zhì)3:一切初等函數(shù)在其定義區(qū)間內(nèi)都是連續(xù)的.這個結(jié)論對于以后判定函數(shù)連續(xù)性及一些極限的運(yùn)算是非常有價值的.如果已知函數(shù)f(x)是初等函數(shù),且x0屬于f(x)的定義區(qū)間,那么求limf(x)時,只需將x0代入函數(shù),求函數(shù)值f(x0)即可.二、初等函數(shù)的連續(xù)性第六節(jié)函數(shù)的連續(xù)性性質(zhì)4:如果函數(shù)f(x)在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù),那么函數(shù)f(x)在[a,b]上一定有最大值與最小值.如圖所示,可以看出,在[a,b]上至少有一點(diǎn)ξ(a≤ξ≤b)使得f(ξ)=m為最小值,即m=f(ξ)≤f(x)(a≤x≤b),又至少有一點(diǎn)η(a≤η≤b)使f(η)=M為最大值,即M=f(η)≥f(x)(a≤x≤b).三、閉區(qū)間上連續(xù)函數(shù)的性質(zhì)第六節(jié)函數(shù)的連續(xù)性對于在開區(qū)間內(nèi)連續(xù)或在閉區(qū)間上有間斷點(diǎn)的函數(shù),其最大值.最小值不一定存在.性質(zhì)5:如果函數(shù)y=f(x)在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù),且在兩端點(diǎn)取不同的函數(shù)值f(a)=A和f(b)=B,C是A與B之間的任一數(shù),那么在開區(qū)間(a,b)內(nèi)至少有一點(diǎn)ξ,使得f(ξ)=C(a<ξ<b).這就是著名的介值定理,它的幾何意義是:在[a,b]上的連續(xù)曲線y=f(x)與直線y=C(C在A與B之間)至少有一個交點(diǎn),交點(diǎn)坐標(biāo)為(ξ,f(ξ)),其中f(ξ)=C,如圖所示.三、閉區(qū)間上連續(xù)函數(shù)的性質(zhì)第六節(jié)函數(shù)的連續(xù)性三、閉區(qū)間上連續(xù)函數(shù)的性質(zhì)第六節(jié)函數(shù)的連續(xù)性推論如果函數(shù)y=f(x)在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù),且f(a)與f(b)異號,那么至少存在一點(diǎn)ξ(a<ξ<b),使得f(ξ)=0.一、需求函數(shù)與供給函數(shù)第七節(jié)經(jīng)濟(jì)學(xué)中常用的函數(shù)1.需求函數(shù)一種商品的市場需求量Q與該商品的價格P密切相關(guān),通常降低商品價格會使需求量增加;提高商品價格會使需求量減少.如果不考慮其他因素的影響,需求量Q可以看成是價格P的一元函數(shù),稱為需求函數(shù),記作Q=Q(P).一般來說,需求函數(shù)為價格P的單調(diào)減少函數(shù).一、需求函數(shù)與供給函數(shù)第七節(jié)經(jīng)濟(jì)學(xué)中常用的函數(shù)2.供給函數(shù)某種商品的市場供給量S也受商品價格P的制約,價格上漲將刺激生產(chǎn)者向市場提供更多的商品,使供給量增加;反之,價格下跌將使供給量減少.供給量S也可看成價格P的一元函數(shù),稱為供給函數(shù),記為S=S(P).供給函數(shù)為價格P的單調(diào)增加函數(shù).常見的供給函數(shù)有線性函數(shù).二次函數(shù).冪函數(shù).指數(shù)函數(shù)等.其中,線性供給函數(shù)為S=-c+dP(c>0,d>0).二、成本函數(shù)、平均成本函數(shù)第七節(jié)經(jīng)濟(jì)學(xué)中常用的函數(shù)設(shè)Q為某種產(chǎn)品的產(chǎn)量,C為生產(chǎn)此種產(chǎn)品的成本,則用C=C(Q)表示該種產(chǎn)品的成本函數(shù).設(shè)生產(chǎn)每個單位產(chǎn)品的成本為a,固定成本為C0,則成本函數(shù)為C=C(Q)=aQ+C0.用C表示生產(chǎn)Q個單位產(chǎn)品的平均成本,則C=C(Q)=C(Q)Q表示每單位的平均成本函數(shù).平均成本函數(shù)也用AC表示.三、價格函數(shù)、收入函數(shù)與利潤函數(shù)第七節(jié)經(jīng)濟(jì)學(xué)中常用的函數(shù)在消費(fèi)理論中,需求函數(shù)是我們前面討論的形式Q=f(P).這種形式所強(qiáng)調(diào)的是既定價格下的需求量.在廠商理論中,強(qiáng)調(diào)的是既定需求下的價格.在這種情況下,價格是需求量的函數(shù),表示為P=P(Q).思考題第一章極限與連續(xù)某廠生產(chǎn)一批產(chǎn)品,其固定成本為2000元,每生產(chǎn)一噸產(chǎn)品的成本為60元,對這種產(chǎn)品的市場需求規(guī)律為q=1000-10p(
為需求量,
為價格).試求:(1)成本函數(shù),收入函數(shù);
(2)產(chǎn)量為多少噸時利潤最大?謝謝觀看經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)導(dǎo)數(shù)的概念第二節(jié)函數(shù)的求導(dǎo)法則第三節(jié)高階導(dǎo)數(shù)第四節(jié)函數(shù)的微分第二章導(dǎo)數(shù)與微分學(xué)習(xí)當(dāng)自變量有微小變化時,函數(shù)的變化幅度大小等問題;學(xué)習(xí)導(dǎo)數(shù)、微分的概念及其計(jì)算方法.學(xué)習(xí)重點(diǎn)第二章導(dǎo)數(shù)與微分1.變速直線運(yùn)動的瞬時速度我們知道在物理學(xué)中,物體做勻速直線運(yùn)動時,它在任何時刻的速度可由公式v=s/t來計(jì)算.其中,s為物體經(jīng)過的路程,t為時間.如果物體做非勻速運(yùn)動,它的運(yùn)動規(guī)律是s=s(t),那么在某一段時間[t0,t1]內(nèi),物體的位移(即位置增量)s(t1)-s(t0)與所經(jīng)歷的時間(即時間增量)t1-t0的比,就是這段時間內(nèi)物體運(yùn)動的平均速度.我們把位移增量s(t1)-s(t0)記作Δs,時間增量t1-t0記作Δt,平均速度記作v,得v=s(t1)-s(t0)/t1-t0=Δs/Δt=s(t0+Δt)-s(t0)/Δt.一、引例第一節(jié)導(dǎo)數(shù)的概念2.切線問題設(shè)M是曲線C上任一點(diǎn),N是曲線上在點(diǎn)M附近的一點(diǎn),作割線MN.當(dāng)點(diǎn)N沿著曲線C向點(diǎn)M移動時,割線MN就繞著M轉(zhuǎn)動,當(dāng)點(diǎn)N無限趨近于點(diǎn)M時,割線MN的極限位置為MT,直線MT叫作曲線在點(diǎn)M處的切線,如圖所示.已知曲線方程y=f(x),可以求過曲線上點(diǎn)M(x0,y0)處的切線斜率.在M點(diǎn)的附近取點(diǎn)N(x0+Δx,y0+Δy),其中Δx可正可負(fù),作割線MN,其斜率為(φ為傾斜角)tanφ=ΔyΔx=f(x0+Δx)-f(x0)Δx.一、引例第一節(jié)導(dǎo)數(shù)的概念當(dāng)Δx→0時,割線MN將繞著點(diǎn)M轉(zhuǎn)動到極限位置MT,如圖所示.根據(jù)上面切線的定義,直線MT就是曲線y=f(x)在點(diǎn)M處的切線.自然,割線MN的斜率tanφ的極限就是切線MT的斜率tanα(α是切線MT的傾斜角),即tanα=limΔtanφ=limΔyΔx=limΔf(x0+Δx)-f(x0)Δx.一、引例第一節(jié)導(dǎo)數(shù)的概念定義1:設(shè)函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0某鄰域內(nèi)有定義,當(dāng)自變量x在x0處有增量Δx時,相應(yīng)地函數(shù)y有增量Δy=f(x0+Δx)-f(x0).如果當(dāng)Δx→0時,ΔyΔx的極限存在,那么這個極限就稱為函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0處的導(dǎo)數(shù),記為y′|x=x0,即y′|x=x0=limΔy/Δx=limf(x0+Δx)-f(x0)Δx,也可以記作f′(x0),dy/dx或df(x)/dx二、導(dǎo)數(shù)的概念第一節(jié)導(dǎo)數(shù)的概念定義2:設(shè)函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0的某鄰域內(nèi)有定義,若limΔyΔx=limf(x0+Δx)-f(x0)/Δx(lim0Δy/Δx=limf(x0+Δx)-f(x0)/Δx)存在,則稱y=f(x)在點(diǎn)x0的左(右)導(dǎo)數(shù)存在,記作f′-(x0)(f′+(x0)).二、導(dǎo)數(shù)的概念第一節(jié)導(dǎo)數(shù)的概念由切線斜率問題的討論及導(dǎo)數(shù)定義可知:函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0處的導(dǎo)數(shù)f′(x0)的幾何意義是曲線y=f(x)在點(diǎn)M(x0,y0)處的切線斜率,即f′(x0)=tanα.其中,α是切線的傾斜角.根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義及直線的點(diǎn)斜式方程可得,曲線y=f(x)在給定點(diǎn)M(x0,y0)處的切線方程是y-y0=f′(x0)(x-x0).過切點(diǎn)M(x0,y0)且與切線垂直的直線叫作曲線y=f(x)在點(diǎn)M(x0,y0)的法線.若f′(x0)≠0,則法線方程為y-y0=-1f′(x0)(x-x0).三、導(dǎo)數(shù)的幾何意義第一節(jié)導(dǎo)數(shù)的概念設(shè)函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0處可導(dǎo),即極限limΔyΔx=f′(x0)存在.由函數(shù)極限存在與無窮小的關(guān)系知ΔyΔx=f′(x0)+α(α是當(dāng)Δx→0時的無窮小).上式兩端同乘以Δx,得Δy=f′(x0)Δx+αΔx.不難看出,當(dāng)Δx→0時,Δy→0.這就是說,函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0處是連續(xù)的.四、函數(shù)可導(dǎo)性與連續(xù)性的關(guān)系第一節(jié)導(dǎo)數(shù)的概念法則1:若函數(shù)u=u(x)和v=v(x)在點(diǎn)x處可導(dǎo),則函數(shù)u(x)±v(x)也在x處可導(dǎo),且[u(x)±v(x)]′=u′(x)±v′(x).法則2:若函數(shù)u=u(x)和v=v(x)在點(diǎn)x處可導(dǎo),則函數(shù)u(x)·v(x)在點(diǎn)x處也可導(dǎo),且[u(x)·v(x)]′=u′(x)v(x)+u(x)v′(x).一、函數(shù)和.差.積.商的求導(dǎo)法則第二節(jié)函數(shù)的求導(dǎo)法則特別地,令v(x)=c(常數(shù)),則由于c′=0,所以有[cu(x)]′=cu′(x).法則3:若函數(shù)u=u(x)和v=v(x)在點(diǎn)x處可導(dǎo),且v(x)≠0,則函數(shù)u(x)v(x)在點(diǎn)x處也可導(dǎo)且u(x)v(x)′=u′(x)v(x)-u(x)v′(x)[v(x)]2.一、函數(shù)和.差.積.商的求導(dǎo)法則第二節(jié)函數(shù)的求導(dǎo)法則法則4:如果函數(shù)u=φ(x)在點(diǎn)x處可導(dǎo),且y=f(u)在對應(yīng)點(diǎn)u=φ(x)處可導(dǎo),那么復(fù)合函數(shù)f[φ(x)]在點(diǎn)x處也可導(dǎo),并且dy/dx=dy/du·du/dx或f′(x)=f′(u)·φ′(x).二、復(fù)合函數(shù)的求導(dǎo)法則第二節(jié)函數(shù)的求導(dǎo)法則下面來討論隱函數(shù)的求導(dǎo)問題.如果一個隱函數(shù)能夠轉(zhuǎn)化為顯函數(shù),其導(dǎo)數(shù)可以用以前學(xué)過的方法求得,但是,有的隱函數(shù)很難或是根本不能轉(zhuǎn)化為顯函數(shù),在這種情況下,隱函數(shù)的求導(dǎo)方法如下:(1)將方程F(x,y)=0的兩端對x求導(dǎo),在求導(dǎo)過程中把y看成x的函數(shù),y的函數(shù)看成是x的復(fù)合函數(shù);(2)求導(dǎo)后,解出y′即可(式子中允許有y出現(xiàn)).三、隱函數(shù)的求導(dǎo)法則第二節(jié)函數(shù)的求導(dǎo)法則法則5:設(shè)函數(shù)x=φ(y)在區(qū)間D內(nèi)單調(diào),在y處可導(dǎo),且φ′(y)≠0,則其反函數(shù)y=f(x)在x=φ(y)處也可導(dǎo),且Dy/dx=1/dx/dy或f′(x)=1/φ′(y).四、反函數(shù)的求導(dǎo)法則第二節(jié)函數(shù)的求導(dǎo)法則在實(shí)際應(yīng)用中,函數(shù)y與自變量x的關(guān)系常常通過某一參數(shù)變量t表示出來,即x=φ(t)y=ψ(t),t為參數(shù)稱為函數(shù)的參數(shù)方程.由于y是參數(shù)t的函數(shù),由x=φ(t)知t是x的函數(shù),所以,y通過t確定為x的復(fù)合函數(shù).于是,由復(fù)合函數(shù)的求導(dǎo)法則及反函數(shù)的導(dǎo)數(shù)公式有dydx=dydt·dtdx=dydtdxdt=ψ′(t)φ′(t)五、參數(shù)方程所確定的函數(shù)的導(dǎo)數(shù)第二節(jié)函數(shù)的求導(dǎo)法則一般來說,函數(shù)y=f(x)的導(dǎo)數(shù)y′=f′(x)仍是x的函數(shù).若函數(shù)y′=f′(x)仍是可導(dǎo)的,則把y′=f′(x)的導(dǎo)數(shù)叫作函數(shù)y=f(x)的二階導(dǎo)數(shù),記為y″,f″(x)或d2y/dx2.類似地,y=f(x)的二階導(dǎo)數(shù)y″的導(dǎo)數(shù)叫作y=f(x)的三階導(dǎo)數(shù),三階導(dǎo)數(shù)的導(dǎo)數(shù)叫作y=f(x)的四階導(dǎo)數(shù),等等.一般地,f(x)的n-1階導(dǎo)數(shù)的導(dǎo)數(shù)叫作y=f(x)的n階導(dǎo)數(shù),分別記作一、高階導(dǎo)數(shù)的概念第三節(jié)高階導(dǎo)數(shù)設(shè)物體做變速直線運(yùn)動,其運(yùn)動方程為s=s(t),瞬時速度為v=s′(t).此時,若速度v仍是時間t的函數(shù),我們可以求速度v對時間t的變化率:v′(t)=(s′(t))′=s″(t).在力學(xué)中把上式叫作物體在給定時刻的加速度,用a表示.也就是說,物體的加速度a是路程s對時間t的二階導(dǎo)數(shù),即a=v′(t)=s″(t)=d2s/dt2.二、二階導(dǎo)數(shù)的物理意義第三節(jié)高階導(dǎo)數(shù)在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中,有時需要考慮這樣的問題:當(dāng)自變量有一微小的增量時,函數(shù)的增量是多少.例如,一個邊長為x0的正方形金屬薄片,當(dāng)受冷熱影響時,其邊長由x0變到(x0+Δx),問此時薄片的面積的改變量是多少?設(shè)正方形薄片的邊長為x0,面積為y,則上面問題就是求當(dāng)函數(shù)y=x2的自變量由x0變到(x0+Δx)時函數(shù)y的改變量Δy,也就是面積的改變量,即一、微分的概念第四節(jié)函數(shù)的微分Δy=(x0+Δx)2-x20=2x0·Δx+(Δx)2.由此可見,當(dāng)|Δx|很小時,(Δx)2的作用非常小,可以忽略不計(jì).因此,函數(shù)y=x2在x0有微小改變量Δx時,函數(shù)的改變量Δy約為2x0·Δx,即Δy≈2x0·Δx.一、微分的概念第四節(jié)函數(shù)的微分從圖中不難看出,Δy表示的是以x0為邊長的正方形外圍的陰影部分面積,它為圖示的Ⅰ.Ⅱ.Ⅲ部分的面積之和,即2(x0·Δx)+(Δx)2,顯然當(dāng)|Δx|相對于x0很小時,(Δx)2是微乎其微的.一、微分的概念第四節(jié)函數(shù)的微分當(dāng)f(x)=x2時,f′(x0)=2x0,因此Δy≈2x0·Δx可以寫成Δy≈f′(x0)·Δx.由于f′(x0)·Δx是Δx的線性函數(shù),所以通常把f′(x0)·Δx叫作Δy的線性主部.一般地,對于給定的可導(dǎo)函數(shù)y=f(x),當(dāng)自變量在x0處有微小的改變量Δx時,函數(shù)值y的改變量Δy可用下式近似計(jì)算,即Δy≈f′(x0)·Δx一、微分的概念第四節(jié)函數(shù)的微分我們把f′(x0)·Δx稱為函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x=x0處的微分.定義如果函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0處存在導(dǎo)數(shù)f′(x0),那么f′(x0)·Δx就叫作函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0處的微分,記作dyx=x0,即dy=f′(x0)·Δx.一、微分的概念第四節(jié)函數(shù)的微分如圖所示,設(shè)曲線y=f(x)上一點(diǎn)P的坐標(biāo)為(x0,f(x0)),過P點(diǎn)作割線PQ交曲線于點(diǎn)Q,其坐標(biāo)為(x0+Δx,f(x0+Δx)),則dx=Δx=PR,Δy=RQ.二、微分的幾何意義第四節(jié)函數(shù)的微分從函數(shù)微分的表達(dá)式dy=f′(x)dx可以直接推出微分的基本公式和運(yùn)算法則.1.微分的基本公式(1)d(C)=0(C為常數(shù));(2)d(xα)=αxα-1dx;(3)d(ax)=axlnadx(a>0,a≠1);(4)d(ex)=exdx;(5)d(logax)=(1/xlna)dx(a>0,a≠1);三、微分的運(yùn)算第四節(jié)函數(shù)的微分2.函數(shù)和.差.積.商的微分法則由函數(shù)的和.差.積.商的求導(dǎo)法則,可以求得函數(shù)和.差.積.商的微分法則:(1)d(u±v)=du±dv;(2)d(uv)=vdu+udv;(3)d(Cu)=Cdu(C為常數(shù));(4)duv=(vdu-udv)/v2(v≠0).三、微分的運(yùn)算第四節(jié)函數(shù)的微分3.復(fù)合函數(shù)的微分法則若函數(shù)y=f(u)及u=φ(x)都可導(dǎo),則復(fù)合函數(shù)y=f[φ(x)]的微分為dy=y′xdx=f′(u)φ′(x)dx,由于φ′(x)dx=du,故上式為dy=f′(u)du.所以復(fù)合函數(shù)的微分法則為dy=f′(u)du.三、微分的運(yùn)算第四節(jié)函數(shù)的微分將這個公式與x為自變量的微分公式dy=f′(x)dx相比較,可以發(fā)現(xiàn)它們的形式完全相同,這表明無論u是自變量還是中間變量(即自變量的函數(shù)),函數(shù)y=f(u)的微分形式dy=f′(u)du都保持不變,微分的這種性質(zhì)叫作一階微分形式的不變性.三、微分的運(yùn)算第四節(jié)函數(shù)的微分函數(shù)y=f(x)在x=x0處的增量Δy,當(dāng)|Δx|很小時,可用微分dy來代替,即Δy≈dy=f′(x0)Δx,于是Δy=f(x0+Δx)-f(x0)≈f′(x0)Δx,或f(x0+Δx)≈f(x0)+f′(x0)Δx.在上式中,令x0=0,Δx=x,得f(x)≈f(0)+f′(0)x.四、微分在近似計(jì)算中的應(yīng)用第四節(jié)函數(shù)的微分設(shè)生產(chǎn)某產(chǎn)品的總成本函數(shù)為C(x)=5+x萬元),其中x為產(chǎn)量,單位:百噸.銷售
百噸時的邊際收入為R’(x)=11-2x(萬元/百噸),求:⑴利潤最大時的產(chǎn)量;⑵在利潤最大時的產(chǎn)量的基礎(chǔ)上再生產(chǎn)
百噸,利潤會發(fā)生什么變化?思考題第二章導(dǎo)數(shù)與微分謝謝觀看經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)微分中值定理第二節(jié)洛必達(dá)法則第三節(jié)函數(shù)的單調(diào)性第四節(jié)函數(shù)的極值第三章微分中值定理與導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用第五節(jié)函數(shù)的最值第六節(jié)曲線的凹凸性與拐點(diǎn)第七節(jié)圖象的描繪學(xué)習(xí)應(yīng)用導(dǎo)數(shù)來研究函數(shù)及曲線的某些性態(tài),并解決一些實(shí)際問題;在微分中值定理的基礎(chǔ)上,利用導(dǎo)數(shù)來研究函數(shù)的某些性態(tài).學(xué)習(xí)重點(diǎn)第三章微分中值定理與導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用羅爾定理如果函數(shù)f(x)在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù),在開區(qū)間(a,b)內(nèi)可導(dǎo),且在區(qū)間端點(diǎn)的函數(shù)值相等,即f(a)=f(b),那么在(a,b)內(nèi)至少有一點(diǎn)ξ(a<ξ<b),使得函數(shù)f(x)在該點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)等于零,即f′(ξ)=0.一、羅爾定理第一節(jié)微分中值定理拉格朗日中值定理如果函數(shù)f(x)在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù),在開區(qū)間(a,b)內(nèi)可導(dǎo),那么在(a,b)內(nèi)至少有一點(diǎn)ξ(a<ξ<b),使等式f(b)-f(a)=f′(ξ)/(b-a)成立.二、拉格朗日中值定理第一節(jié)微分中值定理拉格朗日中值定理如果函數(shù)f(x)在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù),在開區(qū)間(a,b)內(nèi)可導(dǎo),那么在(a,b)內(nèi)至少有一點(diǎn)ξ(a<ξ<b),使等式f(b)-f(a)=f′(ξ)/(b-a)成立.二、拉格朗日中值定理第一節(jié)微分中值定理f(b)-f(a)/b-a=f′(ξ),由圖可看出,f(b)-f(a)b-a為弦AB的斜率,而f′(ξ)為曲線在點(diǎn)C處的切線的斜率.因此拉格朗日中值定理的幾何意義是:如果連續(xù)曲線y=f(x)的弧AB上除端點(diǎn)外處處具有不垂直于x軸的切線,那么這弧上至少有一點(diǎn)C,使曲線在C點(diǎn)處的切線平行于弦AB.二、拉格朗日中值定理第一節(jié)微分中值定理定理1:(洛必達(dá)法則)如果函數(shù)f(x),g(x)滿足條件:(1)limf(x)=0,limx→x0g(x)=0;(2)f(x)和g(x)在點(diǎn)x0的某空心鄰域內(nèi)可導(dǎo),且g′(x)≠0;(3)limf′(x)g′(x)存在(或?yàn)闊o窮大);那么limf(x)/g(x)=limf′(x)/g′(x).一、00型未定式第二節(jié)洛必達(dá)法則這個法則告訴我們,當(dāng)x→x0時,如果f(x)/g(x)為0/0型未定式,那么在上述條件下,要計(jì)算極限limf(x)/g(x),可化為計(jì)算極限limf′(x)/g′(x).如果f′(x)/g′(x)當(dāng)x→x0時,仍屬0/0型,且f′(x)和g′(x)仍滿足洛必達(dá)法則條件,則可連續(xù)應(yīng)用洛必達(dá)法則進(jìn)行計(jì)算,即limf(x)/g(x)=limf′(x)/g′(x)=limf″(x)/g″(x).一、00型未定式第二節(jié)洛必達(dá)法則經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)導(dǎo)數(shù)的概念第二節(jié)函數(shù)的求導(dǎo)法則第三節(jié)高階導(dǎo)數(shù)第四節(jié)函數(shù)的微分第二章導(dǎo)數(shù)與微分學(xué)習(xí)當(dāng)自變量有微小變化時,函數(shù)的變化幅度大小等問題;學(xué)習(xí)導(dǎo)數(shù)、微分的概念及其計(jì)算方法.學(xué)習(xí)重點(diǎn)第二章導(dǎo)數(shù)與微分1.變速直線運(yùn)動的瞬時速度我們知道在物理學(xué)中,物體做勻速直線運(yùn)動時,它在任何時刻的速度可由公式v=s/t來計(jì)算.其中,s為物體經(jīng)過的路程,t為時間.如果物體做非勻速運(yùn)動,它的運(yùn)動規(guī)律是s=s(t),那么在某一段時間[t0,t1]內(nèi),物體的位移(即位置增量)s(t1)-s(t0)與所經(jīng)歷的時間(即時間增量)t1-t0的比,就是這段時間內(nèi)物體運(yùn)動的平均速度.我們把位移增量s(t1)-s(t0)記作Δs,時間增量t1-t0記作Δt,平均速度記作v,得v=s(t1)-s(t0)/t1-t0=Δs/Δt=s(t0+Δt)-s(t0)/Δt.一、引例第一節(jié)導(dǎo)數(shù)的概念2.切線問題設(shè)M是曲線C上任一點(diǎn),N是曲線上在點(diǎn)M附近的一點(diǎn),作割線MN.當(dāng)點(diǎn)N沿著曲線C向點(diǎn)M移動時,割線MN就繞著M轉(zhuǎn)動,當(dāng)點(diǎn)N無限趨近于點(diǎn)M時,割線MN的極限位置為MT,直線MT叫作曲線在點(diǎn)M處的切線,如圖所示.已知曲線方程y=f(x),可以求過曲線上點(diǎn)M(x0,y0)處的切線斜率.在M點(diǎn)的附近取點(diǎn)N(x0+Δx,y0+Δy),其中Δx可正可負(fù),作割線MN,其斜率為(φ為傾斜角)tanφ=ΔyΔx=f(x0+Δx)-f(x0)Δx.一、引例第一節(jié)導(dǎo)數(shù)的概念當(dāng)Δx→0時,割線MN將繞著點(diǎn)M轉(zhuǎn)動到極限位置MT,如圖所示.根據(jù)上面切線的定義,直線MT就是曲線y=f(x)在點(diǎn)M處的切線.自然,割線MN的斜率tanφ的極限就是切線MT的斜率tanα(α是切線MT的傾斜角),即tanα=limΔtanφ=limΔyΔx=limΔf(x0+Δx)-f(x0)Δx.一、引例第一節(jié)導(dǎo)數(shù)的概念定義1:設(shè)函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0某鄰域內(nèi)有定義,當(dāng)自變量x在x0處有增量Δx時,相應(yīng)地函數(shù)y有增量Δy=f(x0+Δx)-f(x0).如果當(dāng)Δx→0時,ΔyΔx的極限存在,那么這個極限就稱為函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0處的導(dǎo)數(shù),記為y′|x=x0,即y′|x=x0=limΔy/Δx=limf(x0+Δx)-f(x0)Δx,也可以記作f′(x0),dy/dx或df(x)/dx二、導(dǎo)數(shù)的概念第一節(jié)導(dǎo)數(shù)的概念定義2:設(shè)函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0的某鄰域內(nèi)有定義,若limΔyΔx=limf(x0+Δx)-f(x0)/Δx(lim0Δy/Δx=limf(x0+Δx)-f(x0)/Δx)存在,則稱y=f(x)在點(diǎn)x0的左(右)導(dǎo)數(shù)存在,記作f′-(x0)(f′+(x0)).二、導(dǎo)數(shù)的概念第一節(jié)導(dǎo)數(shù)的概念由切線斜率問題的討論及導(dǎo)數(shù)定義可知:函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0處的導(dǎo)數(shù)f′(x0)的幾何意義是曲線y=f(x)在點(diǎn)M(x0,y0)處的切線斜率,即f′(x0)=tanα.其中,α是切線的傾斜角.根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義及直線的點(diǎn)斜式方程可得,曲線y=f(x)在給定點(diǎn)M(x0,y0)處的切線方程是y-y0=f′(x0)(x-x0).過切點(diǎn)M(x0,y0)且與切線垂直的直線叫作曲線y=f(x)在點(diǎn)M(x0,y0)的法線.若f′(x0)≠0,則法線方程為y-y0=-1f′(x0)(x-x0).三、導(dǎo)數(shù)的幾何意義第一節(jié)導(dǎo)數(shù)的概念設(shè)函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0處可導(dǎo),即極限limΔyΔx=f′(x0)存在.由函數(shù)極限存在與無窮小的關(guān)系知ΔyΔx=f′(x0)+α(α是當(dāng)Δx→0時的無窮?。?上式兩端同乘以Δx,得Δy=f′(x0)Δx+αΔx.不難看出,當(dāng)Δx→0時,Δy→0.這就是說,函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0處是連續(xù)的.四、函數(shù)可導(dǎo)性與連續(xù)性的關(guān)系第一節(jié)導(dǎo)數(shù)的概念法則1:若函數(shù)u=u(x)和v=v(x)在點(diǎn)x處可導(dǎo),則函數(shù)u(x)±v(x)也在x處可導(dǎo),且[u(x)±v(x)]′=u′(x)±v′(x).法則2:若函數(shù)u=u(x)和v=v(x)在點(diǎn)x處可導(dǎo),則函數(shù)u(x)·v(x)在點(diǎn)x處也可導(dǎo),且[u(x)·v(x)]′=u′(x)v(x)+u(x)v′(x).一、函數(shù)和.差.積.商的求導(dǎo)法則第二節(jié)函數(shù)的求導(dǎo)法則特別地,令v(x)=c(常數(shù)),則由于c′=0,所以有[cu(x)]′=cu′(x).法則3:若函數(shù)u=u(x)和v=v(x)在點(diǎn)x處可導(dǎo),且v(x)≠0,則函數(shù)u(x)v(x)在點(diǎn)x處也可導(dǎo)且u(x)v(x)′=u′(x)v(x)-u(x)v′(x)[v(x)]2.一、函數(shù)和.差.積.商的求導(dǎo)法則第二節(jié)函數(shù)的求導(dǎo)法則法則4:如果函數(shù)u=φ(x)在點(diǎn)x處可導(dǎo),且y=f(u)在對應(yīng)點(diǎn)u=φ(x)處可導(dǎo),那么復(fù)合函數(shù)f[φ(x)]在點(diǎn)x處也可導(dǎo),并且dy/dx=dy/du·du/dx或f′(x)=f′(u)·φ′(x).二、復(fù)合函數(shù)的求導(dǎo)法則第二節(jié)函數(shù)的求導(dǎo)法則下面來討論隱函數(shù)的求導(dǎo)問題.如果一個隱函數(shù)能夠轉(zhuǎn)化為顯函數(shù),其導(dǎo)數(shù)可以用以前學(xué)過的方法求得,但是,有的隱函數(shù)很難或是根本不能轉(zhuǎn)化為顯函數(shù),在這種情況下,隱函數(shù)的求導(dǎo)方法如下:(1)將方程F(x,y)=0的兩端對x求導(dǎo),在求導(dǎo)過程中把y看成x的函數(shù),y的函數(shù)看成是x的復(fù)合函數(shù);(2)求導(dǎo)后,解出y′即可(式子中允許有y出現(xiàn)).三、隱函數(shù)的求導(dǎo)法則第二節(jié)函數(shù)的求導(dǎo)法則法則5:設(shè)函數(shù)x=φ(y)在區(qū)間D內(nèi)單調(diào),在y處可導(dǎo),且φ′(y)≠0,則其反函數(shù)y=f(x)在x=φ(y)處也可導(dǎo),且Dy/dx=1/dx/dy或f′(x)=1/φ′(y).四、反函數(shù)的求導(dǎo)法則第二節(jié)函數(shù)的求導(dǎo)法則在實(shí)際應(yīng)用中,函數(shù)y與自變量x的關(guān)系常常通過某一參數(shù)變量t表示出來,即x=φ(t)y=ψ(t),t為參數(shù)稱為函數(shù)的參數(shù)方程.由于y是參數(shù)t的函數(shù),由x=φ(t)知t是x的函數(shù),所以,y通過t確定為x的復(fù)合函數(shù).于是,由復(fù)合函數(shù)的求導(dǎo)法則及反函數(shù)的導(dǎo)數(shù)公式有dydx=dydt·dtdx=dydtdxdt=ψ′(t)φ′(t)五、參數(shù)方程所確定的函數(shù)的導(dǎo)數(shù)第二節(jié)函數(shù)的求導(dǎo)法則一般來說,函數(shù)y=f(x)的導(dǎo)數(shù)y′=f′(x)仍是x的函數(shù).若函數(shù)y′=f′(x)仍是可導(dǎo)的,則把y′=f′(x)的導(dǎo)數(shù)叫作函數(shù)y=f(x)的二階導(dǎo)數(shù),記為y″,f″(x)或d2y/dx2.類似地,y=f(x)的二階導(dǎo)數(shù)y″的導(dǎo)數(shù)叫作y=f(x)的三階導(dǎo)數(shù),三階導(dǎo)數(shù)的導(dǎo)數(shù)叫作y=f(x)的四階導(dǎo)數(shù),等等.一般地,f(x)的n-1階導(dǎo)數(shù)的導(dǎo)數(shù)叫作y=f(x)的n階導(dǎo)數(shù),分別記作一、高階導(dǎo)數(shù)的概念第三節(jié)高階導(dǎo)數(shù)設(shè)物體做變速直線運(yùn)動,其運(yùn)動方程為s=s(t),瞬時速度為v=s′(t).此時,若速度v仍是時間t的函數(shù),我們可以求速度v對時間t的變化率:v′(t)=(s′(t))′=s″(t).在力學(xué)中把上式叫作物體在給定時刻的加速度,用a表示.也就是說,物體的加速度a是路程s對時間t的二階導(dǎo)數(shù),即a=v′(t)=s″(t)=d2s/dt2.二、二階導(dǎo)數(shù)的物理意義第三節(jié)高階導(dǎo)數(shù)在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中,有時需要考慮這樣的問題:當(dāng)自變量有一微小的增量時,函數(shù)的增量是多少.例如,一個邊長為x0的正方形金屬薄片,當(dāng)受冷熱影響時,其邊長由x0變到(x0+Δx),問此時薄片的面積的改變量是多少?設(shè)正方形薄片的邊長為x0,面積為y,則上面問題就是求當(dāng)函數(shù)y=x2的自變量由x0變到(x0+Δx)時函數(shù)y的改變量Δy,也就是面積的改變量,即一、微分的概念第四節(jié)函數(shù)的微分Δy=(x0+Δx)2-x20=2x0·Δx+(Δx)2.由此可見,當(dāng)|Δx|很小時,(Δx)2的作用非常小,可以忽略不計(jì).因此,函數(shù)y=x2在x0有微小改變量Δx時,函數(shù)的改變量Δy約為2x0·Δx,即Δy≈2x0·Δx.一、微分的概念第四節(jié)函數(shù)的微分從圖中不難看出,Δy表示的是以x0為邊長的正方形外圍的陰影部分面積,它為圖示的Ⅰ.Ⅱ.Ⅲ部分的面積之和,即2(x0·Δx)+(Δx)2,顯然當(dāng)|Δx|相對于x0很小時,(Δx)2是微乎其微的.一、微分的概念第四節(jié)函數(shù)的微分當(dāng)f(x)=x2時,f′(x0)=2x0,因此Δy≈2x0·Δx可以寫成Δy≈f′(x0)·Δx.由于f′(x0)·Δx是Δx的線性函數(shù),所以通常把f′(x0)·Δx叫作Δy的線性主部.一般地,對于給定的可導(dǎo)函數(shù)y=f(x),當(dāng)自變量在x0處有微小的改變量Δx時,函數(shù)值y的改變量Δy可用下式近似計(jì)算,即Δy≈f′(x0)·Δx一、微分的概念第四節(jié)函數(shù)的微分我們把f′(x0)·Δx稱為函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x=x0處的微分.定義如果函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0處存在導(dǎo)數(shù)f′(x0),那么f′(x0)·Δx就叫作函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x0處的微分,記作dyx=x0,即dy=f′(x0)·Δx.一、微分的概念第四節(jié)函數(shù)的微分如圖所示,設(shè)曲線y=f(x)上一點(diǎn)P的坐標(biāo)為(x0,f(x0)),過P點(diǎn)作割線PQ交曲線于點(diǎn)Q,其坐標(biāo)為(x0+Δx,f(x0+Δx)),則dx=Δx=PR,Δy=RQ.二、微分的幾何意義第四節(jié)函數(shù)的微分從函數(shù)微分的表達(dá)式dy=f′(x)dx可以直接推出微分的基本公式和運(yùn)算法則.1.微分的基本公式(1)d(C)=0(C為常數(shù));(2)d(xα)=αxα-1dx;(3)d(ax)=axlnadx(a>0,a≠1);(4)d(ex)=exdx;(5)d(logax)=(1/xlna)dx(a>0,a≠1);三、微分的運(yùn)算第四節(jié)函數(shù)的微分2.函數(shù)和.差.積.商的微分法則由函數(shù)的和.差.積.商的求導(dǎo)法則,可以求得函數(shù)和.差.積.商的微分法則:(1)d(u±v)=du±dv;(2)d(uv)=vdu+udv;(3)d(Cu)=Cdu(C為常數(shù));(4)duv=(vdu-udv)/v2(v≠0).三、微分的運(yùn)算第四節(jié)函數(shù)的微分3.復(fù)合函數(shù)的微分法則若函數(shù)y=f(u)及u=φ(x)都可導(dǎo),則復(fù)合函數(shù)y=f[φ(x)]的微分為dy=y′xdx=f′(u)φ′(x)dx,由于φ′(x)dx=du,故上式為dy=f′(u)du.所以復(fù)合函數(shù)的微分法則為dy=f′(u)du.三、微分的運(yùn)算第四節(jié)函數(shù)的微分將這個公式與x為自變量的微分公式dy=f′(x)dx相比較,可以發(fā)現(xiàn)它們的形式完全相同,這表明無論u是自變量還是中間變量(即自變量的函數(shù)),函數(shù)y=f(u)的微分形式dy=f′(u)du都保持不變,微分的這種性質(zhì)叫作一階微分形式的不變性.三、微分的運(yùn)算第四節(jié)函數(shù)的微分函數(shù)y=f(x)在x=x0處的增量Δy,當(dāng)|Δx|很小時,可用微分dy來代替,即Δy≈dy=f′(x0)Δx,于是Δy=f(x0+Δx)-f(x0)≈f′(x0)Δx,或f(x0+Δx)≈f(x0)+f′(x0)Δx.在上式中,令x0=0,Δx=x,得f(x)≈f(0)+f′(0)x.四、微分在近似計(jì)算中的應(yīng)用第四節(jié)函數(shù)的微分設(shè)生產(chǎn)某產(chǎn)品的總成本函數(shù)為C(x)=5+x萬元),其中x為產(chǎn)量,單位:百噸.銷售
百噸時的邊際收入為R’(x)=11-2x(萬元/百噸),求:⑴利潤最大時的產(chǎn)量;⑵在利潤最大時的產(chǎn)量的基礎(chǔ)上再生產(chǎn)
百噸,利潤會發(fā)生什么變化?思考題第二章導(dǎo)數(shù)與微分謝謝觀看經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)微分中值定理第二節(jié)洛必達(dá)法則第三節(jié)函數(shù)的單調(diào)性第四節(jié)函數(shù)的極值第三章微分中值定理與導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用第五節(jié)函數(shù)的最值第六節(jié)曲線的凹凸性與拐點(diǎn)第七節(jié)圖象的描繪學(xué)習(xí)應(yīng)用導(dǎo)數(shù)來研究函數(shù)及曲線的某些性態(tài),并解決一些實(shí)際問題;在微分中值定理的基礎(chǔ)上,利用導(dǎo)數(shù)來研究函數(shù)的某些性態(tài).學(xué)習(xí)重點(diǎn)第三章微分中值定理與導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用羅爾定理如果函數(shù)f(x)在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù),在開區(qū)間(a,b)內(nèi)可導(dǎo),且在區(qū)間端點(diǎn)的函數(shù)值相等,即f(a)=f(b),那么在(a,b)內(nèi)至少有一點(diǎn)ξ(a<ξ<b),使得函數(shù)f(x)在該點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)等于零,即f′(ξ)=0.一、羅爾定理第一節(jié)微分中值定理拉格朗日中值定理如果函數(shù)f(x)在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù),在開區(qū)間(a,b)內(nèi)可導(dǎo),那么在(a,b)內(nèi)至少有一點(diǎn)ξ(a<ξ<b),使等式f(b)-f(a)=f′(ξ)/(b-a)成立.二、拉格朗日中值定理第一節(jié)微分中值定理拉格朗日中值定理如果函數(shù)f(x)在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù),在開區(qū)間(a,b)內(nèi)可導(dǎo),那么在(a,b)內(nèi)至少有一點(diǎn)ξ(a<ξ<b),使等式f(b)-f(a)=f′(ξ)/(b-a)成立.二、拉格朗日中值定理第一節(jié)微分中值定理f(b)-f(a)/b-a=f′(ξ),由圖可看出,f(b)-f(a)b-a為弦AB的斜率,而f′(ξ)為曲線在點(diǎn)C處的切線的斜率.因此拉格朗日中值定理的幾何意義是:如果連續(xù)曲線y=f(x)的弧AB上除端點(diǎn)外處處具有不垂直于x軸的切線,那么這弧上至少有一點(diǎn)C,使曲線在C點(diǎn)處的切線平行于弦AB.二、拉格朗日中值定理第一節(jié)微分中值定理定理1:(洛必達(dá)法則)如果函數(shù)f(x),g(x)滿足條件:(1)limf(x)=0,limx→x0g(x)=0;(2)f(x)和g(x)在點(diǎn)x0的某空心鄰域內(nèi)可導(dǎo),且g′(x)≠0;(3)limf′(x)g′(x)存在(或?yàn)闊o窮大);那么limf(x)/g(x)=limf′(x)/g′(x).一、00型未定式第二節(jié)洛必達(dá)法則這個法則告訴我們,當(dāng)x→x0時,如果f(x)/g(x)為0/0型未定式,那么在上述條件下,要計(jì)算極限limf(x)/g(x),可化為計(jì)算極限limf′(x)/g′(x).如果f′(x)/g′(x)當(dāng)x→x0時,仍屬0/0型,且f′(x)和g′(x)仍滿足洛必達(dá)法則條件,則可連續(xù)應(yīng)用洛必達(dá)法則進(jìn)行計(jì)算,即limf(x)/g(x)=limf′(x)/g′(x)=limf″(x)/g″(x).一、00型未定式第二節(jié)洛必達(dá)法則對于x→x0時的∞∞型未定式,也有相應(yīng)的洛必達(dá)法則.定理2:如果f(x),g(x)滿足條件:(1)limf(x)=∞,limg(x)=∞;(2)f(x)和g(x)在點(diǎn)x0的某空心鄰域內(nèi)可導(dǎo),且g′(x)≠0;(3)limf′(x)/g′(x)存在(或無窮大);那么limf(x)/g(x)=limf′(x)/g′(x).對于x→∞時的∞∞型未定式,上述法則也同樣適用.二、∞∞型未定式第二節(jié)洛必達(dá)法則如圖所示,如果函數(shù)y=f(x)在區(qū)間[a,b]上單調(diào)增加,那么它的圖象是一條沿x軸正向上升的曲線,這時,曲線上各點(diǎn)切線的傾斜角都是銳角,它們的切線斜率f′(x)都是正的,即f′(x)>0.同樣地,如圖所示,如果函數(shù)y=f(x)在[a,b]上單調(diào)減少,那么它的圖象是一條沿x軸正向下降的曲線,這時曲線上各點(diǎn)切線的傾斜角都是鈍角,它們的斜率f′(x)都是負(fù)的,即f′(x)<0.二、∞∞型未定式第三節(jié)函數(shù)的單調(diào)性二、∞∞型未定式第三節(jié)函數(shù)的單調(diào)性二、∞∞型未定式第三節(jié)函數(shù)的單調(diào)性定理設(shè)函數(shù)y=f(x)在[a,b]上連續(xù),在(a,b)內(nèi)可導(dǎo):(1)如果在(a,b)內(nèi)f′(x)>0,那么函數(shù)y=f(x)在[a,b]上單調(diào)增加;(2)如果在(a,b)內(nèi)f′(x)<0,那么函數(shù)y=f(x)在[a,b]上單調(diào)減少.一、函數(shù)極值的定義第四節(jié)函數(shù)的極值在圖中我們可以看出,函數(shù)y=f(x)在一、函數(shù)極值的定義第四節(jié)函數(shù)的極值c1,c4的函數(shù)值f(c1),f(c4)比它們兩旁各點(diǎn)的函數(shù)值都大,而在點(diǎn)c2,c5的函數(shù)值f(c2),f(c5)比它們兩旁各點(diǎn)的函數(shù)值都小.對于這種性質(zhì)的點(diǎn)和對應(yīng)的函數(shù)值,我們給出如下的定義.定義設(shè)函數(shù)f(x)在區(qū)間(a,b)內(nèi)有定義,x0∈(a,b).若對于點(diǎn)x0近旁的任意點(diǎn)x(x≠x0),均有f(x)<f(x0)成立,則稱f(x0)是函數(shù)f(x)的一個極大值,點(diǎn)x0稱為f(x)的一個極大值點(diǎn);若對于點(diǎn)x0近旁的任意點(diǎn)x(x≠x0),均有f(x)>f(x0)成立,則稱f(x0)是函數(shù)f(x)的一個極小值,點(diǎn)x0稱為f(x)的極小值點(diǎn).二、函數(shù)極值的判定和求法第四節(jié)函數(shù)的極值定理1:設(shè)函數(shù)f(x)在點(diǎn)x0處可導(dǎo),且在點(diǎn)x0處取得極值,則必有f′(x0)=0.使導(dǎo)數(shù)為零的點(diǎn)(即方程f′(x)=0的實(shí)根)叫作函數(shù)f(x)的駐點(diǎn)(又叫穩(wěn)定點(diǎn)).二、函數(shù)極值的判定和求法第四節(jié)函數(shù)的極值定理2:(第一種充分條件)設(shè)函數(shù)f(x)在點(diǎn)x0的某鄰域內(nèi)可導(dǎo).(1)如果當(dāng)x取x0左側(cè)鄰域的值時,恒有f′(x)>0,當(dāng)x取x0右側(cè)鄰域的值時,恒有f′(x)<0,那么函數(shù)f(x)在點(diǎn)x0處取得極大值f(x0);(2)如果當(dāng)x取x0左側(cè)鄰域的值時,恒有f′(x)<0,當(dāng)x取x0右側(cè)鄰域的值時,恒有f′(x)>0,那么函數(shù)f(x)在點(diǎn)x0處取得極小值f(x0);二、函數(shù)極值的判定和求法第四節(jié)函數(shù)的極值(3)如果在x0的兩側(cè),函數(shù)的導(dǎo)數(shù)符號相同,那么函數(shù)f(x)在點(diǎn)x0處沒有極值.當(dāng)函數(shù)f(x)在駐點(diǎn)處的二階導(dǎo)數(shù)存在且不為零時,也可以利用下列定理來判定f(x)在駐點(diǎn)處取得極大值還是極小值.二、函數(shù)極值的判定和求法第四節(jié)函數(shù)的極值定理3:(第二種充分條件)設(shè)函數(shù)f(x)在點(diǎn)x0處具有二階導(dǎo)數(shù)且f′(x0)=0,f″(x0)≠0,那么(1)f″(x0)<0時,函數(shù)f(x)在x0處取得極大值;(2)f″(x0)>0時,函數(shù)f(x)在x0處取得極小值.根據(jù)上面三個定理,如果函數(shù)f(x)在所討論的區(qū)間內(nèi)各點(diǎn)處都具有導(dǎo)數(shù),我們就以下列步驟來求函數(shù)f(x)的極值點(diǎn)和極值:(1)求出函數(shù)f(x)的定義域;(2)求出函數(shù)f(x)的導(dǎo)數(shù)f′(x);二、函數(shù)極值的判定和求法第四節(jié)函數(shù)的極值(3)求出f(x)的全部駐點(diǎn)(即求出方程f′(x)=0在所討論的區(qū)間內(nèi)的全部實(shí)根)或一階導(dǎo)數(shù)不存在的點(diǎn);(4)用以上所求得的點(diǎn)把函數(shù)的定義域劃分為若干個部分區(qū)間,考察每個部分區(qū)間內(nèi)f′(x)的符號,以確定這些點(diǎn)是否為極值點(diǎn),如果是極值點(diǎn),還要按定理2確定對應(yīng)的函數(shù)值是極大值還是極小值;(5)求出各極值點(diǎn)處的函數(shù)值,就得到了函數(shù)f(x)的全部極值.一、函數(shù)的最大值和最小值的求法第五節(jié)函數(shù)的最值我們知道,閉區(qū)間[a,b]上的連續(xù)函數(shù)f(x)一定有最大值和最小值存在.顯然,這個最大值和最小值只能在區(qū)間(a,b)內(nèi)的極值點(diǎn)或者區(qū)間的端點(diǎn)處取得.因此,求閉區(qū)間上的連續(xù)函數(shù)的最大值和最小值時,只要把可能取得極值的點(diǎn)(駐點(diǎn)和不可導(dǎo)的點(diǎn))與區(qū)間端點(diǎn)的函數(shù)值比較大小,最大的就是f(x)在[a,b]上的最大值,最小的就是f(x)在[a,b]上的最小值.二、最大值和最小值的應(yīng)用問題第五節(jié)函數(shù)的最值在實(shí)際問題中,常要遇到在一定條件下,怎樣使產(chǎn)量最多.用料最省.成本最低等問題,這類問題??蓺w結(jié)為求函數(shù)的最大值或最小值問題.一、曲線的凹凸性及其判別法第六節(jié)曲線的凹凸性與拐點(diǎn)定義1:若在開區(qū)間(a,b)內(nèi),曲線y=f(x)的各點(diǎn)處切線都位于曲線的下方,則稱此曲線在(a,b)內(nèi)是凹的;若曲線y=f(x)的各點(diǎn)處切線都位于曲線的上方,則稱此曲線在(a,b)內(nèi)是凸的.如圖所示,曲線y=f(x)在區(qū)間(a,c)內(nèi)是凸的,在區(qū)間(c,b)內(nèi)是凹的.再觀察曲線段上各點(diǎn)處的斜率的變化我們會發(fā)現(xiàn),曲線y=f(x)在區(qū)間(a,c)內(nèi)從左至右切線的斜率是遞減的;在區(qū)間(c,b)內(nèi)從左至右切線的斜率是遞增的.聯(lián)系函數(shù)增減性的判別方法,我們便有如下的曲線凹凸性的判別定理.一、曲線的凹凸性及其判別法第六節(jié)曲線的凹凸性與拐點(diǎn)一、曲線的凹凸性及其判別法第六節(jié)曲線的凹凸性與拐點(diǎn)定理設(shè)函數(shù)y=f(x)在開區(qū)間(a,b)內(nèi)具有二階導(dǎo)數(shù),則(1)若果在區(qū)間(a,b)內(nèi)f″(x)>0,則曲線y=f(x)在(a,b)內(nèi)是凹的;(2)若在區(qū)間(a,b)內(nèi)f″(x)<0,則曲線y=f(x)在(a,b)內(nèi)是凸的.二、曲線的拐點(diǎn)第六節(jié)曲線的凹凸性與拐點(diǎn)定義2:若連續(xù)曲線y=f(x)上的一點(diǎn)是凹的曲線弧與凸的曲線弧的分界點(diǎn),則稱該點(diǎn)是曲線y=f(x)的拐點(diǎn).因?yàn)楣拯c(diǎn)是曲線凹凸的分界點(diǎn),所以拐點(diǎn)左右兩側(cè)近旁f″(x)的符號必然異號.因此曲線y=f(x)拐點(diǎn)的橫坐標(biāo)x0只可能是使f″(x)=0或f″(x)不存在的點(diǎn).下面我們介紹判定曲線的拐點(diǎn)的步驟.二、曲線的拐點(diǎn)第六節(jié)曲線的凹凸性與拐點(diǎn)(1)確定函數(shù)y=f(x)的定義域;(2)求出二階導(dǎo)數(shù)f″(x),令f″(x)=0,求出定義域
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