Murakkab hosilalar. Logarifmik hosila.
Kuch-ko'rsatkichli funktsiyaning hosilasi

Biz farqlash texnikamizni yaxshilashda davom etamiz. Ushbu darsda biz o'rgangan materialimizni birlashtiramiz, yanada murakkab hosilalarni ko'rib chiqamiz, shuningdek, hosila topishning yangi usullari va usullari, xususan, logarifmik hosila bilan tanishamiz.

O'qigan o'quvchilarga past daraja tayyorlash, siz maqolaga murojaat qilishingiz kerak hosilani qanday topish mumkin? Yechimlarga misollar, bu sizning mahoratingizni deyarli noldan oshirishga imkon beradi. Keyinchalik, sahifani diqqat bilan o'rganishingiz kerak Murakkab funktsiyaning hosilasi, tushunish va hal qilish Hammasi men keltirgan misollar. Ushbu dars mantiqan uchinchisi bo'lib, uni o'zlashtirganingizdan so'ng siz juda murakkab funktsiyalarni ishonchli tarzda ajratasiz. “Yana qayerda? Ha, bu etarli ”, chunki barcha misollar va echimlar haqiqiydan olingan testlar va amaliyotda tez-tez uchrab turadi.

Keling, takrorlashdan boshlaylik. Darsda Murakkab funktsiyaning hosilasi Biz batafsil sharhlar bilan bir qator misollarni ko'rib chiqdik. Differensial hisobni va matematik tahlilning boshqa sohalarini o'rganish jarayonida siz tez-tez farqlashingiz kerak bo'ladi va misollarni batafsil tavsiflash har doim ham qulay emas (va har doim ham kerak emas). Shuning uchun biz hosilalarni og'zaki ravishda topishni mashq qilamiz. Buning uchun eng mos "nomzodlar" eng oddiy murakkab funktsiyalarning hosilalaridir, masalan:

Differensiallik qoidasiga ko'ra murakkab funktsiya :

Kelajakda boshqa matan mavzularini o'rganayotganda, bunday batafsil yozuv ko'pincha talab qilinmaydi, talaba avtopilotda bunday hosilalarni qanday topishni biladi; Tasavvur qilaylik, tungi soat 3 da bor edi telefon qo'ng'irog'i, va yoqimli ovoz so'radi: "Ikki X ning tangensining hosilasi nima?" Buning ortidan deyarli bir zumda va muloyim javob bo'lishi kerak: .

Birinchi misol darhol mustaqil yechim uchun mo'ljallangan bo'ladi.

1-misol

Quyidagi hosilalarni og‘zaki, bir harakatda toping, masalan: . Vazifani bajarish uchun siz faqat foydalanishingiz kerak elementar funksiyalarning hosilalari jadvali(agar siz buni hali eslamagan bo'lsangiz). Agar sizda biron bir qiyinchilik bo'lsa, men darsni qayta o'qishni maslahat beraman Murakkab funktsiyaning hosilasi.

, , ,
, , ,
, , ,

, , ,

, , ,

, , ,

, ,

Dars oxirida javoblar

Murakkab hosilalar

Dastlabki artilleriya tayyorgarligidan so'ng, 3-4-5 funktsiyalarni o'rnatish misollari kamroq qo'rqinchli bo'ladi. Quyidagi ikkita misol ba'zilar uchun murakkab bo'lib tuyulishi mumkin, ammo agar siz ularni tushunsangiz (kimdir azoblanadi), differensial hisoblashda qolgan deyarli hamma narsa bolalarning haziliga o'xshaydi.

2-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Yuqorida aytib o'tilganidek, murakkab funktsiyaning hosilasini topishda, birinchi navbatda, kerak To'g'ri Investitsiyalaringizni TUSHUNING. Shubhalar mavjud bo'lgan hollarda sizga eslataman foydali hiyla: masalan, "x" ning eksperimental ma'nosini olamiz va (aqliy yoki qoralamada) bu ma'noni "dahshatli ifoda" ga almashtirishga harakat qilamiz.

1) Avval biz ifodani hisoblashimiz kerak, ya'ni yig'indi eng chuqur joylashuvdir.

2) Keyin logarifmni hisoblashingiz kerak:

4) Keyin kosinusni kubga aylantiring:

5) Beshinchi bosqichda farq:

6) Va nihoyat, eng tashqi funktsiya kvadrat ildizdir:

Murakkab funktsiyani farqlash formulasi teskari tartibda qo'llaniladi, eng ko'p tashqi funktsiya, eng ichkariga. Biz qaror qilamiz:

Hech qanday xatolik yo'qdek ...

(1) Kvadrat ildizning hosilasini oling.

(2) Biz qoida yordamida farqning hosilasini olamiz

(3) Uchlik hosilasi nolga teng. Ikkinchi muddatda biz darajaning hosilasini olamiz (kub).

(4) Kosinusning hosilasini oling.

(5) Logarifmning hosilasini oling.

(6) Va nihoyat, biz eng chuqur joylashtirishning hosilasini olamiz.

Bu juda qiyin tuyulishi mumkin, ammo bu eng shafqatsiz misol emas. Misol uchun, Kuznetsovning kollektsiyasini oling va tahlil qilingan lotinning barcha go'zalligi va soddaligini qadrlaysiz. Men shuni payqadimki, ular talaba murakkab funktsiyaning hosilasini qanday topishni tushunadimi yoki tushunmaydimi yoki yo'qligini tekshirish uchun imtihonda shunga o'xshash narsani berishni yaxshi ko'radilar.

Quyidagi misol siz o'zingiz hal qilishingiz mumkin.

3-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Maslahat: Avval chiziqlilik qoidalari va mahsulotni farqlash qoidasini qo'llaymiz

To'liq yechim va javob dars oxirida.

Kichikroq va chiroyliroq narsaga o'tish vaqti keldi.
Misol uchun ikkita emas, balki uchta funktsiyaning mahsulotini ko'rsatish odatiy hol emas. Uch omil mahsulotining hosilasi qanday topiladi?

4-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Avval qaraymiz, uchta funktsiyaning mahsulotini ikkita funktsiyaning mahsulotiga aylantirish mumkinmi? Misol uchun, agar mahsulotda ikkita polinom bo'lsa, biz qavslarni ochishimiz mumkin. Ammo ko'rib chiqilayotgan misolda barcha funktsiyalar boshqacha: daraja, ko'rsatkich va logarifm.

Bunday hollarda kerak ketma-ket mahsulotni farqlash qoidasini qo'llang ikki marta

Ayyorlik shundan iboratki, "y" bilan biz ikkita funktsiyaning mahsulotini belgilaymiz: va "ve" bilan logarifmni belgilaymiz: . Nima uchun buni qilish mumkin? Haqiqatan ham – bu ikki omilning mahsuli emas va qoida ishlamaydi?! Hech qanday murakkab narsa yo'q:

Endi qoidani ikkinchi marta qo'llash qoladi qavsga:

Siz ham buralib, qavs ichidan biror narsani qo'yishingiz mumkin, ammo bu holda javobni aynan shu shaklda qoldirgan ma'qul - tekshirish osonroq bo'ladi.

Ko'rib chiqilgan misolni ikkinchi usulda hal qilish mumkin:

Ikkala yechim ham mutlaqo ekvivalentdir.

5-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Bu birinchi usul yordamida hal qilingan namunadagi mustaqil yechim uchun misol;

Keling, kasrlar bilan o'xshash misollarni ko'rib chiqaylik.

6-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Bu yerga bir necha usul bilan borishingiz mumkin:

Yoki shunday:

Lekin birinchi navbatda qismni differentsiallash qoidasidan foydalansak, yechim yanada ixchamroq yoziladi , butun hisoblagich uchun:

Asos sifatida, misol hal qilinadi va agar u shunday qoldirilsa, bu xato bo'lmaydi. Ammo vaqtingiz bo'lsa, javobni soddalashtirish mumkinligini bilish uchun har doim qoralamani tekshirish tavsiya etiladi? Numeratorning ifodasini umumiy maxrajga kamaytiramiz va keling, uch qavatli fraksiyadan xalos bo'laylik:

Qo'shimcha soddalashtirishlarning kamchiligi shundaki, hosilani topishda emas, balki maktabdagi oddiy o'zgarishlar paytida xato qilish xavfi mavjud. Boshqa tomondan, o'qituvchilar ko'pincha topshiriqni rad etadilar va lotinni "yodiga keltirishni" so'rashadi.

O'zingiz hal qilish uchun oddiyroq misol:

7-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Biz hosilani topish usullarini o'zlashtirishni davom ettirmoqdamiz va endi farqlash uchun "dahshatli" logarifm taklif qilingan odatiy holatni ko'rib chiqamiz.

8-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Bu erda siz murakkab funktsiyani farqlash qoidasidan foydalanib, uzoq yo'lni bosib o'tishingiz mumkin:

Ammo birinchi qadam sizni darhol tushkunlikka soladi - siz kasr kuchidan yoqimsiz hosila olishingiz kerak, keyin esa kasrdan.

Shunung uchun oldin"Murakkab" logarifmning hosilasini qanday olish kerak, u birinchi navbatda taniqli maktab xususiyatlaridan foydalangan holda soddalashtiriladi:

! Agar qo'lingizda mashq daftaringiz bo'lsa, ushbu formulalarni to'g'ridan-to'g'ri u erga ko'chiring. Agar sizda daftar bo'lmasa, ularni qog'ozga ko'chiring, chunki darsning qolgan misollari ushbu formulalar atrofida aylanadi.

Yechimning o'zi shunday yozilishi mumkin:

Funktsiyani o'zgartiramiz:

Hosilini topish:

Funktsiyaning o'zini oldindan konvertatsiya qilish yechimni ancha soddalashtirdi. Shunday qilib, farqlash uchun shunga o'xshash logarifm taklif qilinganda, uni har doim "buzish" tavsiya etiladi.

Va endi siz o'zingiz hal qilishingiz uchun bir nechta oddiy misollar:

9-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

10-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Barcha o'zgarishlar va javoblar dars oxirida.

Logarifmik hosila

Agar logarifmlarning hosilasi shunday shirin musiqa bo'lsa, unda savol tug'iladi: ba'zi hollarda logarifmni sun'iy ravishda tashkil qilish mumkinmi? Mumkin! Va hatto zarur.

11-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Biz yaqinda shunga o'xshash misollarni ko'rib chiqdik. Nima qilish kerak? Ketma-ket ko'rsatkichni farqlash qoidasini, keyin esa mahsulotning differentsiallash qoidasini qo'llashingiz mumkin. Ushbu usulning nochorligi shundaki, siz uch qavatli katta qismga ega bo'lasiz, bu bilan siz umuman shug'ullanishni xohlamaysiz.

Ammo nazariya va amaliyotda logarifmik hosila kabi ajoyib narsa bor. Logarifmlarni sun'iy ravishda ikkala tomonga "osish" orqali tashkil qilish mumkin:

Endi siz o'ng tomonning logarifmini iloji boricha "parchalashingiz" kerak (ko'zlaringiz oldida formulalar?). Men bu jarayonni batafsil tasvirlab beraman:

Keling, farqlashdan boshlaylik.
Biz ikkala qismni asosiy ostida yakunlaymiz:

O'ng tomonning hosilasi juda oddiy, men bunga izoh bermayman, chunki agar siz ushbu matnni o'qiyotgan bo'lsangiz, uni ishonchli tarzda boshqarishingiz kerak.

Chap tomon haqida nima deyish mumkin?

Chap tomonda biz bor murakkab funktsiya. Men savolni oldindan ko'raman: "Nega, logarifm ostida bitta "Y" harfi bormi?"

Gap shundaki, bu "bir harfli o'yin" - O'ZI FUNKSIYA(agar u juda aniq bo'lmasa, bevosita ko'rsatilgan funktsiyaning hosilasi maqolasiga qarang). Shuning uchun, logarifm tashqi funktsiya, "y" esa ichki funktsiya. Va biz murakkab funktsiyani farqlash uchun qoidadan foydalanamiz :

Chap tomonda, xuddi sehr bilan sehrli tayoqcha bizda hosila bor. Keyinchalik, mutanosiblik qoidasiga ko'ra, biz "y" ni chap tomonning maxrajidan o'ng tomonning yuqori qismiga o'tkazamiz:

Keling, differensiatsiya paytida qanday "o'yinchi" funksiyasi haqida gapirganimizni eslaylik? Keling, shartni ko'rib chiqaylik:

Yakuniy javob:

12-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Bu siz o'zingiz hal qilishingiz uchun misoldir. Ushbu turdagi namunaning namunaviy dizayni dars oxirida.

Logarifmik hosiladan foydalanib, 4-7-sonli misollarning har qandayini hal qilish mumkin edi, yana bir narsa shundaki, u erda funktsiyalar oddiyroq va, ehtimol, logarifmik hosiladan foydalanish unchalik oqlanmagan.

Kuch-ko'rsatkichli funktsiyaning hosilasi

Biz bu funktsiyani hali ko'rib chiqmadik. Kuch-eksponensial funktsiya bu uchun funktsiyadir daraja ham, asos ham "x" ga bog'liq. Har qanday darslik yoki ma'ruzada sizga beriladigan klassik misol:

Kuch-eksponensial funksiyaning hosilasi qanday topiladi?

Hozirgina muhokama qilingan texnikadan foydalanish kerak - logarifmik lotin. Biz logarifmlarni ikkala tomonga osib qo'yamiz:

Qoida tariqasida, o'ng tomonda daraja logarifm ostidan chiqariladi:

Natijada, o'ng tomonda biz standart formula bo'yicha farqlanadigan ikkita funktsiya mahsulotiga egamiz. .

Buning uchun hosilani topamiz, biz ikkala qismni zarbalar ostiga qo'yamiz:

Keyingi harakatlar oddiy:

Nihoyat:

Har qanday konvertatsiya to'liq aniq bo'lmasa, iltimos №11-misolning tushuntirishlarini diqqat bilan qayta o'qing.

Amaliy topshiriqlarda kuch-eksponensial funktsiya har doim muhokama qilingan ma'ruza misolidan ko'ra murakkabroq bo'ladi.

13-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Biz logarifmik hosiladan foydalanamiz.

O'ng tomonda bizda doimiy va ikkita omil ko'paytmasi bor - "x" va "logarifm x logarifmi" (boshqa logarifm logarifm ostida joylashgan). Farqlashda, biz eslayotganimizdek, konstantani darhol hosila belgisidan chiqarib tashlagan ma'qul, to'sqinlik qilmasligi uchun; va, albatta, biz tanish qoidani qo'llaymiz :

Ko'rib turganingizdek, logarifmik hosiladan foydalanish algoritmida hech qanday maxsus hiyla va hiyla-nayranglar mavjud emas va kuch-eksponensial funktsiyaning hosilasini topish odatda "qiynoqqa" bog'liq emas.

Murakkab funktsiyaning hosilasi formulasining isboti berilgan. Murakkab funktsiya bir yoki ikkita o'zgaruvchiga bog'liq bo'lgan holatlar batafsil ko'rib chiqiladi. O'zgaruvchilarning ixtiyoriy soni bo'yicha umumlashma amalga oshiriladi.

Bu yerda kompleks funksiya hosilasi uchun quyidagi formulalar hosilasini keltiramiz.
Agar , keyin
.
Agar , keyin
.
Agar , keyin
.

Bitta o‘zgaruvchidan murakkab funksiya hosilasi

X o‘zgaruvchining funksiyasi kompleks funksiya sifatida quyidagi ko‘rinishda ifodalansin:
,
ba'zi funktsiyalar mavjud bo'lgan joyda. Funktsiya x o'zgaruvchining ba'zi bir qiymati uchun differentsiallanadi. Funktsiya o'zgaruvchining qiymatida differentsiallanadi.
U holda kompleks (kompozit) funktsiya x nuqtada differentsiallanadi va uning hosilasi formula bilan aniqlanadi:
(1) .

Formula (1) quyidagicha ham yozilishi mumkin:
;
.

Isbot

Keling, quyidagi belgini kiritamiz.
;
.
Bu erda o'zgaruvchilarning funktsiyasi va , o'zgaruvchilarning funktsiyasi mavjud va . Ammo hisob-kitoblarni chalkashtirib yubormaslik uchun biz ushbu funktsiyalarning argumentlarini o'tkazib yuboramiz.

va funktsiyalari mos ravishda x va nuqtalarda differentsial bo'lganligi sababli, bu nuqtalarda ushbu funktsiyalarning hosilalari mavjud bo'lib, ular quyidagi chegaralardir:
;
.

Quyidagi funktsiyani ko'rib chiqing:
.
u o'zgaruvchining sobit qiymati uchun, ning funksiyasi hisoblanadi. Bu aniq
.
Keyin
.

Funktsiya nuqtada differensiallanuvchi funktsiya bo'lgani uchun u shu nuqtada uzluksizdir. Shunung uchun
.
Keyin
.

Endi biz hosilani topamiz.

.

Formula isbotlangan.

Natija

Agar x o'zgaruvchining funktsiyasini kompleks funktsiyaning kompleks funktsiyasi sifatida tasvirlash mumkin bo'lsa
,
keyin uning hosilasi formula bilan aniqlanadi
.
Bu erda va ba'zi differentsial funktsiyalar mavjud.

Bu formulani isbotlash uchun kompleks funksiyani differensiallash qoidasidan foydalanib hosilani ketma-ket hisoblaymiz.
Murakkab funktsiyani ko'rib chiqing
.
Uning hosilasi
.
Asl funktsiyani ko'rib chiqing
.
Uning hosilasi
.

Ikki o‘zgaruvchidan murakkab funksiya hosilasi

Endi murakkab funktsiya bir nechta o'zgaruvchilarga bog'liq bo'lsin. Avval ko'rib chiqaylik ikki o'zgaruvchining kompleks funksiyasi holati.

X o‘zgaruvchisiga bog‘liq funksiya ikki o‘zgaruvchining kompleks funksiyasi sifatida quyidagi ko‘rinishda ifodalansin:
,
Qayerda
va x o'zgaruvchining ba'zi bir qiymati uchun differensiallanuvchi funksiyalar mavjud;
- nuqtada differentsiallanuvchi ikkita o'zgaruvchining funksiyasi , . Keyin kompleks funktsiya nuqtaning ma'lum bir qo'shnisida aniqlanadi va hosilaga ega bo'lib, u formula bilan aniqlanadi:
(2) .

Isbot

Funktsiyalar va nuqtada differentsial bo'lganligi sababli, ular ushbu nuqtaning ma'lum bir qo'shnisida aniqlangan, nuqtada uzluksiz va ularning hosilalari nuqtada mavjud bo'lib, ular quyidagi chegaralardir:
;
.
Bu yerga
;
.
Ushbu funktsiyalarning bir nuqtada uzluksizligi tufayli bizda:
;
.

Funktsiya nuqtada differentsial bo'lganligi sababli, u ushbu nuqtaning ma'lum bir qo'shnisida aniqlanadi, bu nuqtada uzluksizdir va uning o'sishini quyidagi shaklda yozish mumkin:
(3) .
Bu yerga

- funktsiyaning argumentlari qiymatlari va qiymatlari bilan oshirilganda uning o'sishi;
;

- funksiyaning o‘zgaruvchilarga nisbatan qisman hosilalari va .
va ning belgilangan qiymatlari uchun va o'zgaruvchilarning funktsiyalari va. Ular nolga moyil bo'ladi va:
;
.
Shundan beri va , keyin
;
.

Funktsiya ortishi:

. :
.
(3) ni almashtiramiz:



.

Formula isbotlangan.

Murakkab funktsiyaning bir nechta o'zgaruvchilardan hosilasi

Yuqoridagi xulosani murakkab funksiyaning o'zgaruvchilari soni ikkitadan ko'p bo'lgan holatga osongina umumlashtirish mumkin.

Misol uchun, agar f bo'lsa uchta o'zgaruvchining funktsiyasi, Bu
,
Qayerda
, va x o'zgaruvchining ba'zi bir qiymati uchun differensiallanuvchi funksiyalar mavjud;
- , , nuqtadagi uchta o'zgaruvchining differentsiallanuvchi funktsiyasi.
Keyin, funktsiyaning differentsialligi ta'rifidan biz quyidagilarga ega bo'lamiz:
(4)
.
Chunki, davomiylik tufayli,
; ; ,
Bu
;
;
.

(4) ga bo'lish va chegaraga o'tish orqali biz quyidagilarni olamiz:
.

Va nihoyat, ko'rib chiqaylik eng umumiy holat.
X o‘zgaruvchining funksiyasi n ta o‘zgaruvchining kompleks funksiyasi sifatida quyidagi ko‘rinishda ifodalansin:
,
Qayerda
x o'zgaruvchining ba'zi bir qiymati uchun differensiallanuvchi funksiyalar mavjud;
- nuqtadagi n ta o'zgaruvchining differentsiallanuvchi funktsiyasi
, , ... , .
Keyin
.

Dastlabki artilleriya tayyorgarligidan so'ng, 3-4-5 funktsiyalarni o'rnatish misollari kamroq qo'rqinchli bo'ladi. Quyidagi ikkita misol ba'zilar uchun murakkab bo'lib tuyulishi mumkin, ammo agar siz ularni tushunsangiz (kimdir azoblanadi), differensial hisoblashda qolgan deyarli hamma narsa bolalarning haziliga o'xshaydi.

2-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Yuqorida aytib o'tilganidek, murakkab funktsiyaning hosilasini topishda, birinchi navbatda, kerak To'g'ri Investitsiyalaringizni TUSHUNING. Shubhalar mavjud bo'lsa, men sizga foydali texnikani eslataman: biz, masalan, "x" ning eksperimental qiymatini olamiz va bu qiymatni "dahshatli ifoda" ga almashtirishga harakat qilamiz (aqliy yoki qoralama).

1) Avval biz ifodani hisoblashimiz kerak, ya'ni yig'indi eng chuqur joylashuvdir.

2) Keyin logarifmni hisoblashingiz kerak:

4) Keyin kosinusni kubga aylantiring:

5) Beshinchi bosqichda farq:

6) Va nihoyat, eng tashqi funktsiya kvadrat ildizdir:

Murakkab funktsiyani farqlash formulasi teskari tartibda, eng tashqi funktsiyadan eng ichkigacha qo'llaniladi. Biz qaror qilamiz:

Hech qanday xatolik yo'qga o'xshaydi:

1) Kvadrat ildizning hosilasini oling.

2) Qoida yordamida ayirma hosilasini oling

3) Uchlik hosilasi nolga teng. Ikkinchi muddatda biz darajaning hosilasini olamiz (kub).

4) Kosinusning hosilasini oling.

6) Va nihoyat, biz eng chuqur joylashtirishning hosilasini olamiz.

Bu juda qiyin tuyulishi mumkin, ammo bu eng shafqatsiz misol emas. Misol uchun, Kuznetsovning kollektsiyasini oling va tahlil qilingan lotinning barcha go'zalligi va soddaligini qadrlaysiz. Men shuni payqadimki, ular talaba murakkab funktsiyaning hosilasini qanday topishni tushunadimi yoki tushunmaydimi yoki yo'qligini tekshirish uchun imtihonda shunga o'xshash narsani berishni yaxshi ko'radilar.

Quyidagi misol siz o'zingiz hal qilishingiz mumkin.

3-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Maslahat: Avval chiziqlilik qoidalari va mahsulotni farqlash qoidasini qo'llaymiz

To'liq yechim va javob dars oxirida.

Kichikroq va chiroyliroq narsaga o'tish vaqti keldi.
Misol uchun ikkita emas, balki uchta funktsiyaning mahsulotini ko'rsatish odatiy hol emas. Uch omil mahsulotining hosilasi qanday topiladi?

4-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Avval qaraymiz, uchta funktsiyaning mahsulotini ikkita funktsiyaning mahsulotiga aylantirish mumkinmi? Misol uchun, agar mahsulotda ikkita polinom bo'lsa, biz qavslarni ochishimiz mumkin. Ammo ko'rib chiqilayotgan misolda barcha funktsiyalar boshqacha: daraja, ko'rsatkich va logarifm.

Bunday hollarda kerak ketma-ket mahsulotni farqlash qoidasini qo'llang ikki marta

Ayyorlik shundan iboratki, "y" bilan biz ikkita funktsiyaning mahsulotini belgilaymiz: va "ve" bilan logarifmni belgilaymiz: . Nima uchun buni qilish mumkin? Haqiqatan ham - bu ikki omilning mahsuli emas va qoida ishlamaydi?! Hech qanday murakkab narsa yo'q:

Endi qoidani ikkinchi marta qo'llash qoladi qavsga:

Siz ham buralib, qavs ichidan biror narsani qo'yishingiz mumkin, ammo bu holda javobni aynan shu shaklda qoldirgan ma'qul - tekshirish osonroq bo'ladi.

Ko'rib chiqilgan misolni ikkinchi usulda hal qilish mumkin:

Ikkala yechim ham mutlaqo ekvivalentdir.

5-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Bu birinchi usul yordamida hal qilingan namunadagi mustaqil yechim uchun misol;

Keling, kasrlar bilan o'xshash misollarni ko'rib chiqaylik.

6-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Bu yerga bir necha usul bilan borishingiz mumkin:

Yoki shunday:

Lekin birinchi navbatda qismni differentsiallash qoidasidan foydalansak, yechim yanada ixchamroq yoziladi , butun hisoblagich uchun:

Asos sifatida, misol hal qilinadi va agar u shunday qoldirilsa, bu xato bo'lmaydi. Ammo vaqtingiz bo'lsa, javobni soddalashtirish mumkinmi yoki yo'qligini bilish uchun har doim qoralamani tekshirish tavsiya etiladi?

Numeratorning ifodasini umumiy maxrajga keltiramiz va kasrning uch qavatli tuzilishidan xalos bo'laylik.:

Qo'shimcha soddalashtirishlarning kamchiligi shundaki, hosilani topishda emas, balki maktabdagi oddiy o'zgarishlar paytida xato qilish xavfi mavjud. Boshqa tomondan, o'qituvchilar ko'pincha topshiriqni rad etadilar va lotinni "yodiga keltirishni" so'rashadi.

O'zingiz hal qilish uchun oddiyroq misol:

7-misol

Funktsiyaning hosilasini toping

Biz hosilani topish usullarini o'zlashtirishni davom ettirmoqdamiz va endi farqlash uchun "dahshatli" logarifm taklif qilingan odatiy holatni ko'rib chiqamiz.

Funksiyalar murakkab turi har doim ham murakkab funktsiyaning ta'rifiga mos kelmaydi. Agar y = sin x - (2 - 3) · a r c t g x x 5 7 x 10 - 17 x 3 + x - 11 ko'rinishdagi funksiya mavjud bo'lsa, u holda uni y = sin 2 x dan farqli ravishda murakkab deb hisoblash mumkin emas.

Ushbu maqolada murakkab funktsiya tushunchasi va uning identifikatsiyasi ko'rsatiladi. Xulosadagi yechimlarga misollar bilan hosilani topish formulalari bilan ishlaymiz. Hosila jadvali va farqlash qoidalaridan foydalanish hosilani topish vaqtini sezilarli darajada qisqartiradi.

Yandex.RTB R-A-339285-1

Asosiy ta'riflar

Ta'rif 1

Argumenti ham funktsiya bo'lgan funktsiya murakkab funktsiyadir.

U shunday belgilanadi: f (g (x)). Bizda g (x) funksiya f (g (x)) argumenti hisoblanadi.

Ta'rif 2

Agar f funktsiya mavjud bo'lsa va kotangent funktsiya bo'lsa, u holda g(x) = ln x funktsiyadir tabiiy logarifm. F (g (x)) kompleks funksiyasi arctg(lnx) shaklida yozilishini topamiz. Yoki f funktsiya, ya'ni 4-darajali darajaga ko'tarilgan funktsiya, bu erda g (x) = x 2 + 2 x - 3 butun ratsional funktsiya hisoblanadi, biz f (g (x)) = (x 2 +) ni olamiz. 2 x - 3) 4 .

Shubhasiz, g (x) murakkab bo'lishi mumkin. y = sin 2 x + 1 x 3 - 5 misolidan g ning qiymati kasrning kub ildiziga ega ekanligi aniq. Bu ifodani y = f (f 1 (f 2 (x))) deb belgilash mumkin. Bizda f sinus funktsiya, f 1 esa ostida joylashgan kvadrat ildiz, f 2 (x) = 2 x + 1 x 3 - 5 - kasrli ratsional funktsiya.

Ta'rif 3

Yuvalash darajasi har qanday tomonidan belgilanadi natural son va y = f (f 1 (f 2 (f 3) (... (f n (x)))))) kabi yoziladi.

Ta'rif 4

Funksiya tarkibi tushunchasi masalaning shartlariga ko‘ra ichki o‘rnatilgan funksiyalar sonini bildiradi. Yechish uchun shaklning murakkab funksiyasining hosilasini topish formulasidan foydalaning

(f (g (x))) " = f " (g (x)) g " (x)

Misollar

1-misol

y = (2 x + 1) 2 ko`rinishdagi kompleks funksiyaning hosilasini toping.

Yechim

Shart shuni ko'rsatadiki, f kvadrat funktsiya, g(x) = 2 x + 1 esa chiziqli funktsiya hisoblanadi.

Kompleks funktsiya uchun hosila formulasini qo'llaymiz va yozamiz:

f " (g (x)) = ((g (x)) 2) " = 2 (g (x)) 2 - 1 = 2 g (x) = 2 (2 x + 1) ; g " (x) = (2 x + 1) " = (2 x) " + 1 " = 2 x " + 0 = 2 1 x 1 - 1 = 2 ⇒ (f (g (x)))) " = f " (g (x)) g " (x) = 2 (2 x + 1) 2 = 8 x + 4

Funksiyaning soddalashtirilgan asl shakli bilan hosilani topish kerak. Biz olamiz:

y = (2 x + 1) 2 = 4 x 2 + 4 x + 1

Bu erdan bizda shunday bor

y " = (4 x 2 + 4 x + 1) " = (4 x 2) " + (4 x) " + 1 " = 4 (x 2) " + 4 (x) " + 0 = = 4 · 2 · x 2 - 1 + 4 · 1 · x 1 - 1 = 8 x + 4

Natijalar bir xil edi.

Bu turdagi masalalarni yechishda f va g (x) ko`rinishdagi funksiya qayerda joylashishini tushunish kerak.

2-misol

y = sin 2 x va y = sin x 2 ko'rinishdagi murakkab funktsiyalarning hosilalarini topishingiz kerak.

Yechim

Birinchi funktsiya yozuvida aytilishicha, f kvadrat funktsiya, g (x) esa sinus funktsiyadir. Keyin biz buni olamiz

y " = (sin 2 x) " = 2 sin 2 - 1 x (sin x) " = 2 sin x cos x

Ikkinchi yozuv f sinus funksiya ekanligini va g(x) = x 2 belgilanishini ko'rsatadi quvvat funktsiyasi. Bundan kelib chiqadiki, biz murakkab funksiyaning mahsulotini quyidagicha yozamiz

y " = (sin x 2) " = cos (x 2) (x 2) " = cos (x 2) 2 x 2 - 1 = 2 x cos (x 2)

y = f (f 1 (f 2 (f 3 (... (f n (x)))) hosilasi uchun formula y " = f " (f 1 (f 2 (f 3 (.)) shaklida yoziladi. . ( f n (x))) · f 1 " (f 3 (... (f n (x))) · · f 2 " (... f n (x)). ))) ))) . . . fn "(x)

3-misol

y = sin (ln 3 a r c t g (2 x)) funksiyaning hosilasini toping.

Yechim

Bu misolda funksiyalarni yozish va joylashuvini aniqlash qiyinligi ko‘rsatilgan. U holda y = f (f 1 (f 2 (f 3 (f 4 (x))))) belgilang bu erda f , f 1 , f 2 , f 3 , f 4 (x) sinus funksiyasi, koʻtarish funksiyasi. 3 darajagacha, logarifmli va e asosli funktsiya, arktangens va chiziqli funktsiya.

Murakkab funktsiyani aniqlash formulasidan biz buni olamiz

y " = f " (f 1 (f 2 (f 3 (f 4 (x)))) f 1 " (f 2 (f 3 (f 4 (x)))) f 2 " (f 3 (f 4) (x)) f 3 " (f 4 (x)) f 4 " (x)

Biz topishimiz kerak bo'lgan narsani olamiz

1. f " (f 1 (f 2 (f 3 (f 4 (x)))) hosilalar jadvaliga ko'ra sinusning hosilasi sifatida, keyin f " (f 1 (f 2 (f 3 (f 4)) x)))) ) = cos (ln 3 a r c t g (2 x)) .
2. f 1 "(f 2 (f 3 (f 4 (x))) quvvat funksiyasining hosilasi sifatida, keyin f 1 " (f 2 (f 3 (f 4 (x)))) = 3 ln 3 - 1 a r c t g (2 x) = 3 ln 2 a r c t g (2 x) .
3. f 2 "(f 3 (f 4 (x))) logarifmik hosila sifatida, keyin f 2 " (f 3 (f 4 (x))) = 1 a r c t g (2 x) .
4. Arktangentning hosilasi sifatida f 3 " (f 4 (x)), keyin f 3 " (f 4 (x)) = 1 1 + (2 x) 2 = 1 1 + 4 x 2.
5. f 4 (x) = 2 x hosilasini topganda, ko'rsatkichi 1 ga teng bo'lgan darajali funktsiyaning hosilasi formulasidan foydalanib, hosilaning belgisidan 2 ni olib tashlang, keyin f 4 " (x) = (2 x) " = 2 x " = 2 · 1 · x 1 - 1 = 2.

Biz oraliq natijalarni birlashtiramiz va bunga erishamiz

y " = f " (f 1 (f 2 (f 3 (f 4 (x)))) f 1 " (f 2 (f 3 (f 4 (x)))) f 2 " (f 3 (f 4) (x)) f 3 " (f 4 (x)) f 4 " (x) = = cos (ln 3 a r c t g (2 x)) 3 ln 2 a r c t g (2 x) 1 a r c t g (2 x) 1 1 + 4 x 2 2 = = 6 cos (ln 3 a r c t g (2 x)) ln 2 a r c t g (2 x) a r c t g (2 x) (1 + 4 x 2)

Bunday funktsiyalarni tahlil qilish uyalar qo'g'irchoqlarini eslatadi. Differentsiatsiya qoidalarini har doim ham hosila jadvali yordamida aniq qo'llash mumkin emas. Ko'pincha murakkab funktsiyalarning hosilalarini topish uchun formuladan foydalanish kerak.

Murakkab ko'rinish va murakkab funktsiyalar o'rtasida ba'zi farqlar mavjud. Buni aniq ajratish qobiliyati bilan hosilalarni topish ayniqsa oson bo'ladi.

4-misol

Bunday misol keltirish haqida o'ylash kerak. Agar y = t g 2 x + 3 t g x + 1 ko'rinishdagi funksiya mavjud bo'lsa, u holda uni g (x) = t g x, f (g) = g 2 + 3 g + 1 ko'rinishdagi kompleks funktsiya deb hisoblash mumkin. . Shubhasiz, murakkab hosila uchun formuladan foydalanish kerak:

f " (g (x)) = (g 2 (x) + 3 g (x) + 1) " = (g 2 (x)) " + (3 g (x)) " + 1 " = = 2 · g 2 - 1 (x) + 3 g "(x) + 0 = 2 g (x) + 3 1 g 1 - 1 (x) = = 2 g (x) + 3 = 2 t g x + 3; g " (x) = (t g x) " = 1 cos 2 x ⇒ y " = (f (g (x))) " = f " (g (x)) g " (x) = (2 t g x + 3 ) · 1 cos 2 x = 2 t g x + 3 cos 2 x

y = t g x 2 + 3 t g x + 1 ko'rinishdagi funktsiya murakkab hisoblanmaydi, chunki u t g x 2, 3 t g x va 1 yig'indisiga ega. Shu bilan birga, t g x 2 murakkab funktsiya hisoblanadi, keyin biz g (x) = x 2 va f ko'rinishdagi quvvat funktsiyasini olamiz, bu esa tangens funktsiyadir. Buning uchun miqdori bo'yicha farqlang. Biz buni tushunamiz

y " = (t g x 2 + 3 t g x + 1) " = (t g x 2) " + (3 t g x) " + 1 " = = (t g x 2) " + 3 (t g x) " + 0 = (t g x 2) " + 3 cos 2 x

Keling, murakkab funktsiyaning hosilasini topishga o'tamiz (t g x 2) ":

f " (g (x)) = (t g (g (x))) " = 1 cos 2 g (x) = 1 cos 2 (x 2) g " (x) = (x 2) " = 2 x 2 - 1 = 2 x ⇒ (t g x 2) " = f " (g (x)) g " (x) = 2 x cos 2 (x 2)

Biz y " = (t g x 2 + 3 t g x + 1) " = (t g x 2) " + 3 cos 2 x = 2 x cos 2 (x 2) + 3 cos 2 x ni olamiz.

Murakkab tipdagi funksiyalar murakkab funksiyalarga, murakkab funksiyalarning o‘zi esa murakkab tipdagi funksiyalarning tarkibiy qismlari bo‘lishi mumkin.

5-misol

Masalan, y = log 3 x 2 + 3 cos 3 (2 x + 1) + 7 e x 2 + 3 3 + ln 2 x (x 2 + 1) ko‘rinishdagi kompleks funksiyani ko‘rib chiqaylik.

Bu funktsiyani y = f (g (x)) shaklida ifodalash mumkin, bu erda f ning qiymati 3 ta logarifmning funktsiyasi, g (x) esa h (x) = ko'rinishdagi ikkita funktsiya yig'indisi hisoblanadi. x 2 + 3 cos 3 (2 x + 1) + 7 e x 2 + 3 3 va k (x) = ln 2 x (x 2 + 1) . Shubhasiz, y = f (h (x) + k (x)).

h(x) funktsiyasini ko'rib chiqaylik. Bu l (x) = x 2 + 3 cos 3 (2 x + 1) + 7 ning m (x) = e x 2 + 3 3 nisbati.

Bizda l (x) = x 2 + 3 cos 2 (2 x + 1) + 7 = n (x) + p (x) ikkita n (x) = x 2 + 7 va p ( funksiyalarning yig'indisi) bor. x) = 3 cos 3 (2 x + 1) , bu erda p (x) = 3 p 1 (p 2 (p 3 (x))) sonli koeffitsienti 3 bo'lgan kompleks funksiya, p 1 esa kub funksiyasi, p 2 kosinus funksiyasi bilan, p 3 (x) = 2 x + 1 chiziqli funksiya bilan.

m (x) = e x 2 + 3 3 = q (x) + r (x) q (x) = e x 2 va r (x) = 3 3 funksiyalarning yig'indisi ekanligini aniqladik, bu erda q (x) = q 1 (q 2 (x)) kompleks funksiya, q 1 ko‘rsatkichli funksiya, q 2 (x) = x 2 quvvat funksiyasi.

Bu shuni ko'rsatadiki, h (x) = l (x) m (x) = n (x) + p (x) q (x) + r (x) = n (x) + 3 p 1 (p 2 ( p 3) (x))) q 1 (q 2 (x)) + r (x)

k (x) = ln 2 x · (x 2 + 1) = s (x) · t (x) ko'rinishdagi ifodaga o'tganda, funktsiya kompleks s ( ) ko'rinishida taqdim etilishi aniq bo'ladi. x) = ln 2 x = s 1 ( s 2 (x)) ratsional butun sonli t (x) = x 2 + 1, bu yerda s 1 kvadratik funksiya, s 2 (x) = ln x esa logarifmik. asos e.

Bundan kelib chiqadiki, ifoda k (x) = s (x) · t (x) = s 1 (s 2 (x)) · t (x) ko‘rinishda bo‘ladi.

Keyin biz buni olamiz

y = log 3 x 2 + 3 cos 3 (2 x + 1) + 7 e x 2 + 3 3 + ln 2 x (x 2 + 1) = = f n (x) + 3 p 1 (p 2 (p 3) x))) q 1 (q 2 (x)) = r (x) + s 1 (s 2 (x)) t (x)

Funksiyaning tuzilmalariga asoslanib, ifodani farqlashda qanday va qanday formulalar yordamida soddalashtirish kerakligi ma’lum bo‘ldi. Bunday masalalar va ularni yechish tushunchasi bilan tanishish uchun funktsiyani differensiallash, ya'ni uning hosilasini topishga o'tish kerak.

Agar siz matnda xatolikni sezsangiz, uni belgilang va Ctrl+Enter tugmalarini bosing