дипломы,диссертации,курсовые,контрольные,рефераты,отчеты на заказ
Деструктор Точечные изображения как объекты Геометрическая оптика Фотоэлектрический эффект Ядерные реакции Волновые свойства Квантовая механика Электромагнитное поле Задачник по ядерной физике Квантовая физика Электростатика Математика MATLAB Компьютерная математика Maple Лекции по математике учебник Outlook На главную Числовые ряды

Дифференциал

        Определение 4.3   Пусть дана функция $ f(x)$, и $ x_0$ -- внутренняя точка её области определения. Придадим аргументу приращение $ {\Delta}x$ и рассмотрим приращение функции

$\displaystyle {\Delta}f(x_0;{\Delta}x)=f(x_0+{\Delta}x)-f(x_0).$

Если это приращение $ {\Delta}f(x_0;{\Delta}x)$ можно представить в виде

$\displaystyle {\Delta}f(x_0;{\Delta}x)=A(x_0){\Delta}x+{\alpha}(x_0;{\Delta}x),$

где величина $ A(x_0)$ не зависит от приращения $ {\Delta}x$, а $ {\alpha}(x_0;{\Delta}x)$ -- бесконечно малая при базе $ {\Delta}x\to0$ величина, имеющая больший порядок малости, чем $ {\Delta}x$, то произведение $ A(x_0){\Delta}x$ называется дифференциалом функции $ f(x)$ в точке $ x_0$ и обозначается $ df(x_0;{\Delta}x)$ или просто $ df$.     

Таким образом, дифференциал $ df=A(x_0){\Delta}x$ -- это функция двух аргументов $ x_0$ и $ {\Delta}x$, причём от переменного приращения $ {\Delta}x$ дифференциал зависит линейно ($ {\Delta}x$ входит в выражение, задающее $ {\Delta}f$, как множитель, стоящий в первой степени). Заметим, что в формуле

$\displaystyle {\Delta}f(x_0;{\Delta}x)=df(x_0;{\Delta}x)+{\alpha}(x_0;{\Delta}x)$

второе слагаемое в правой части имеет порядок малости, больший, чем у $ {\Delta}x$, и, следовательно, при $ A(x_0)\ne0$ больший, чем у $ df(x_0;{\Delta}x)$. Поэтому дифференциал $ df=A(x_0){\Delta}x$ -- это главная, линейная по $ {\Delta}x$, часть приращения функции.

        Теорема 4.3   Функция $ f(x)$ имеет дифференциал $ df(x_0;{\Delta}x)$ в точке $ x_0$ тогда и только тогда, когда она имеет производную $ f'(x_0)$ в этой точке; при этом

$\displaystyle df(x_0;{\Delta}x)=f'(x_0){\Delta}x.$

Цветовые палитры и модели цвета Регистрация параметров ядерного взрыва Дифференциальные уравнения Системы передачи
информации

        Доказательство.     Пусть функция $ f(x)$ имеет дифференциал, то есть её приращение можно представить в виде $ {\Delta}f=A(x_0){\Delta}x+{\alpha}(x_0;{\Delta}x)$. Разделим обе части равенства на $ {\Delta}x$:

$\displaystyle \dfrac{{\Delta}f}{{\Delta}x}=A(x_0)+\dfrac{{\alpha}(x_0;{\Delta}x)}{{\Delta}x}.$

При $ {\Delta}x\to0$ в правой части предел первого слагаемого равен $ A(x_0)$, поскольку эта величина не зависит от $ {\Delta}x$ и, следовательно, при вычислении предела считается постоянной. Далее,

$\displaystyle \lim_{{\Delta}x\to0}\dfrac{{\alpha}(x_0;{\Delta}x)}{{\Delta}x}=0,$

так как, по определению дифференциала, $ {\alpha}$ имеет более высокий порядок малости, нежели $ {\Delta}x$. Значит, существует предел

$\displaystyle \lim_{{\Delta}x\to0}\dfrac{{\Delta}f}{{\Delta}x}=A(x_0).$

Но этот предел, по определению, равен производной $ f'(x_0)$. Значит, функция имеет производную в точке $ x_0$, и $ f'(x_0)=A(x_0)$, откуда

$\displaystyle df=A(x_0){\Delta}x=f'(x_0){\Delta}x.$

Пусть теперь функция $ f(x)$ имеет производную $ f'(x_0)$. Это означает, что $ {\lim\limits_{{\Delta}x\to0}\dfrac{{\Delta}f}{{\Delta}x}=f'(x_0)}$. По теореме о связи пределов и бесконечно малых, это эквивалентно тому, что величина $ {{\beta}(x_0;{\Delta}x)=\dfrac{{\Delta}f(x_0;{\Delta}x)}{{\Delta}x}-f'(x_0)}$ является бесконечно малой. Умножим обе части последнего равенства на $ {\Delta}x$ и получим:

$\displaystyle {\Delta}f(x_0;{\Delta}x)=f'(x_0){\Delta}x+{\beta}(x_0;{\Delta}x){\Delta}x.$

Получили представление приращения функции в виде $ {\Delta}f=A(x_0){\Delta}x+{\alpha}$, где $ A(x_0)=f'(x_0)$, а величина $ {\alpha}={\beta}{\Delta}x$, очевидно, имеет больший порядок малости, чем $ {\Delta}x$, поскольку $ \dfrac{{\alpha}}{{\Delta}x}={\beta}\to0$ при $ {\Delta}x\to0$. Тем самым, функция $ f(x)$ имеет в точке $ x_0$ дифференциал, который имеет вид $ df=f'(x_0){\Delta}x$.     

 

Объектно-ориентированный подход CorelDRAW Установка параметров цвета в цифровом виде Искусство Западная Европа Трехмерное объектно-ориентированное программное обеспечение CAD Эффект Комптона Волновые свойства электронов Геометрическая оптика Фотоэлектрический эффект Строение атомных ядер Волновые свойства микрочастиц Математические пакеты Моделирование и расчет электронных схем Конструкционные материалы Релятивистская механика Справочник по физикеПрикладная математика Архитектурное проектирование ArchiCAD Строительное и ландшафтного проектирования Planix Home 3D Architect Функции преобразования ;