【阅前提示】我在原有“数理化自学丛书”系列17册的基础上又添加了1册八五人教甲种本《微积分初步》,原因有二:一则,我是双鱼座,有一定程度的偶双症,但“自学丛书”系列中代数4册、几何5册实在令我刺挠,因此就需要加入一本代数,使两边能够对偶平衡;二则,我认为《微积分初步》这本书对“准大学生”很重要,以我的惨痛教训为例,大一高数第一堂课,我是直接蒙圈,学了个寂寞。另外大学物理的前置条件是必须有基础微积分知识,因此我所读院校的大学物理课是推迟开课;而比较生猛的大学则是直接开课,然后在绪论课中猛灌基础高数(例如田光善舒幼生老师的力学课)。我选择在“自学丛书”17本的基础上添加这本《微积分初步》,就是希望小伙伴升大学前可以看看,不至于像我当年那样被高数打了个措手不及。
第二章导数和微分——一、导数概念
§2-4函数的可导性与连续性的关系
【01】由导数的定义,可以推出函数在一点处可导与函数在该点处连续的关系:
如果函数 y=f(x) 在点 x₀ 处可导,那么 y=f(x) 在点 x₀ 处连续。
【证明】
【02】我们是要根据
【03】来证明 。
【04】考虑 ,令 x=x₀+△x,x→x₀ 相当于 △x→0,于是
【05】但是,如果函数 f(x) 在点 x₀ 连续,f(x) 在该点不一定可导。例如 y=| x | 在点 x=0 连续,但在点 x=0 处不可导。从图形上看,就是曲线 y=f(x) 在点 O(0,0) 处没有切线(图2·3)。
【06】*下面我们根据导数的定义证明 y=| x | 在 x=0 处不可导。并从而导出左、右导数的概念。
【07】也就是说,当 △x→0 时,△y/△x 的左,右极限不相等,所以 △y/△x 当 △x→0 时极限不存在。因此,函数 y=| x | 在点 x=0 处不可导。
【08】一般地,设已知函数 y=f(x),△y=f(x₀+△x)一f(x₀),如果 △y/△x 的左极限存在,就把左极限 叫做 f(x) 在点 x₀ 处的左导数;如果 △y/△x 的右极限存在,就把右极限 叫做 f(x) 在点 x₀ 处的右导数。
【09】根据左、右极限存在且相等是极限存在的充要条件,可得左、右导数存在且相等是导数存在的充要条件。
【10】如果函数 y=f(x) 在开区间 (a,b) 内可导,在左端点 x=a 处存在右导数,在右端点 x=b 处存在左导数,我们就说函数 f(x) 在闭区间 [a,b] 上可导。
先从函数的图象观察,然后根据定义判断函数 y=³√x² 在点 x=0 处是否连续,在点 x=0 处是否可导。
1、巳知作直线运动的某一物体的运动方程为 s=5t²/2(米),当 t=2 秒,△t 分别为 0.1秒、0.01秒、0.001秒、0.0001秒、0.00001秒 时,求从 t₀ 到 t₀+△t 这段时间内的平均速度及 t=2 秒时的瞬时速度。
2、已知质点按规律 s=2t²+4t (米) 作直线运动,求:
(1) 质点在运动开始后前 3 秒内的平均速度;
(2) 质点在 2 秒到 3 秒内的平均速度;
(3) 质点在 3 秒时的瞬时速度。
3、求下列函数在指定点处的导数:
(1) y=(x-2)²,点 x=2;
(2) y=1/(x-1),点 x=0 。
4、说明函数 y=f(x) 在点 x₀ 处的导数也可定义为
。
5、求下列函数的导数:
(1) y=ax+b;
(2) y=1/x;
(3) y=1/x²;
(4) y=1/√x 。
6、已知 f(x)=1/(1-x),求 f'(x),f'(0),f'(2) 。
7、已知 y=√(a²-x²),求证 y'=-x/√(a²-x²) 。
8、设质点 M 沿 x 轴作变速直线运动,在时刻 t(秒),质点 M 所在位置为 x=t²-5t+6(米)。求从 1 秒到 3 秒这段时间内质点 M 的平均速度,质点 M 在什么时刻的速度等于这段时间内的平均速度?
9、求曲线 y=2x-x³ 在点 (-1,-1) 处的切线的倾斜角。
10、求抛物线 y=x²/4 在点 (-2,1) 及点 (2,1) 处的切线方程和法线方程。
11、从时刻 t=0 开始的 t 秒内,通过某导体的电量(单位:库仑)可由公式 q=2t²+3t 表示。求第 5 秒时的电流强度及第 7 秒时的电流强度(即通过的电量 q 对时间 t 的导数 qt'),什么时刻电流强度达到 43 安培(即库仑/秒)。