Bài giảng Giải tích - Chương: Đạo hàm và vi phân

ĐẠO HÀM VÀ VI PHÂN.ĐẠO HÀM TẠI 1 ĐIỂMCho y = f(x) xác định trong (a, b)  x0, xét tỷ số Nếu tỷ số trên có giới hạn hữu hạn khi x →x0 hay x → 0 thì f có đạo hàm tại x0.Đặt x  x0f’(x0) là hệ số góc tiếp tuyến của đường cong (C): y = f(x) tại tiếp điểm M(x0, f(x0))xf(x0)x0xĐạo hàm trái tại x0:Đạo hàm phải tại x0:f có đạo hàm tại x0 Cách tính đạo hàmNếu f xác định bởi 1 biểu thức sơ cấp: dùng công thức đạo hàm sơ cấp và các quy tắc(tổng, hiệu, tích, thương, hàm hợp).Nếu tại x0, biểu thức f ’ không xác định: tính bằng định nghĩa.Nếu hàm số có phân chia biểu thức tại x0: tính bằng định nghĩa.Nếu f(x) = u(x)v(x) hoặc f(x) là tích thương của nhiều hàm: tính (lnf)’Ví dụ: tính đạo hàm tại các điểm được chỉ ratại x = 1tại x = 01x  0-1f ’(0) không tồn tạix  0+tại x = 1Đạo hàm và liên tụcf có đạo hàm tại x0 thì f liên tục tại x0.VD: tìm các hằng số a, b để f có đạo hàm tại x0(Nên xét tính liên tục tại x0 trước)Tìm a, b để f có đạo hàm tại x = 0f liên tục tại x = 0 Với b = 0:f có đạo hàm tại x = 0  a = 2, b = 0Đạo hàm hàm ngượcCho y = f(x): (a, b)(c, d) liên tục và tăng ngặt.Khi đó tồn tại hàm ngược f 1: (c, d)  (a, b) liên tục và tăng ngặt.Nếu tồn tại f ’(x0)  0, xo(a, b) thì tại y0 = f(x0), f 1 có đạo hàm vàTa thường viết:Đạo hàm các hàm lượng giác ngượcy = arcsinx, x(-1, 1) x = sin y,y = arctanx, xR x = tan y,Bảng công thức đạo hàm các hàm mớiĐạo hàm hàm ẩnHàm số y = f(x) xác định bởi phương trình ()gọi là hàm ẩn xác định bởi ()Cách tìm y’(x): lấy đạo hàm pt () theo x, giải tìm y’ theo x và y.Tìm y’(x) với y xác định từ pt :()Lấy đạo hàm pt () theo xSo sánh với kết quả lấy đạo hàm từ các biểu thứcVí dụVí dụ Tìm y’(0) với y = y(x) xác định bởi()Lấy đạo hàm pt () theo xTừ (), với x = 0  y = -1( )Thay vào ( ):Tìm đạo hàm tại x = 1của hàm ẩn y = y(x) xác định bởi pt:()Lấy đạo hàm () theo x Từ (), x = 1 y = 0, thay vào () ()Đạo hàm hàm cho theo tham sốCho các hàm số :Nếu : * x = x(t) có hàm ngược t = t(x) * x(t) và y(t) có đạo hàm, x’(t) ≠ 0Ví dụCho :Tính y’(x) tại x = -1x = -1 t.et – 1 = – 1  t = 0 ĐẠO HÀM CẤP CAOCho f(x) có đạo hàm cấp 1 trong lân cận x0, nếu f’ có đạo hàm tại x0, đặtCó thể viết: Tổng quát: đạo hàm cấp n là đạo hàm của đạo hàm cấp (n – 1)Ví dụTìm đạo hàm cấp 2 của f tại x = 1:Tìm đạo hàm cấp n củaTìm đạo hàm cấp 2 tại x = 1của hàm ẩn y = y(x) xác định bởi pt:(1)(2)(3)Lấy đạo hàm (1) theo xLấy đạo hàm (2) theo xThay x = 1, y = 0, y’ = 1 vào (3)f(x)f(n)(x)Công thức đạo hàm cấp cao(công thức Leibnitz)Đạo hàm cấp cao của tổng hiệu:Đạo hàm cấp cao của tích:Ví dụTính đạo hàm cấp 7 tại x = 1.Tính đạo hàm cấp 7 tại x = 1:Đạo hàm cấp cao của hàm tham sốCho các hàm số :Ví dụCho y(t) = t2 + 1, x(t) = t3 – t + 2, tính y”(t)Cách 2:SỰ KHẢ VI VÀ VI PHÂNf khả vi tại xo nếu tồn tại một hằng số A sao chohayKhi đó đại lượng:gọi là vi phân của f tại xoVí dụCho f(x) = x2 , chứng minh f khả vi và tìm df(1)df(1)o(x – 1)Đạo hàm và vi phânf khả vi tại xo  f có đạo hàm tại xoCách viết thông thường:Cách viết khác của đạo hàm:Ví dụCho f(x) = 3x2 – x, tìm số gia f và vi phân df tại x = 1 với x =0.01Tìm vi phân của f(x) = xex tại x = 0Tìm vi phân của f(x) = xsinxCác phép tính vi phânVi phân hàm hợpNếu y = f(x) khả vi theo x (biến độc lập):Nếu x = x(t) , y = f(x) khả vi, x = x(t) khả vi  y = f(x(t)) khả vi theo t (biến độc lập):Dù x là biến độc lập hay hàm số, dạng vi phân của y theo x không đổi.Ví dụ áp dụngCho y = f(x) = sin(x2), Tính dy theo dx Với x = x(t) = arctan(t), tính dy theo dt tại t = 1Cách khác: dùng vi phân hàm hợpTại t = 1, x = /4VI PHÂN CẤP CAONếu x là biến độc lập:dx = x : là hằng sốNếu x = x(t):dx = x’dt : là hàm sốVí dụCho y = sin(x)Tính d2y theo dx.Nếu x = ch(t), tính d2y theo dt.Cách 2:Tổng kết.Tính đạo hàm cho 3 loại hàm số (y = f(x), hàm ẩn, tham số).Nếu x là biến độc lập: tính vi phân là tính đạo hàm Nếu x = x(t) (là hàm số):Vi phân cấp 1 : dy = y’(x)dx, sau đó khai triển dx theo dtVi phân cấp 2: d2y = y”dx2 + y’d2xcuối cùng phải đưa về dt2(chỉ tính đến cấp 2)