ფუნქცია Z= f(x; y) ეწოდება იმპლიციტურს, თუ იგი მოცემულია განტოლებით F(x,y,z)=0 გადაუჭრელი Z-ის მიმართ. ვიპოვოთ ფუნქციის Z ფუნქციის ნაწილობრივი წარმოებულები მოცემული იმპლიციტურად. ამისთვის, F(x;y) ფუნქციის ჩანაცვლებით განტოლებაში Z-ის ნაცვლად, მივიღებთ იდენტობას F(x,y, f(x,y))=0. ფუნქციის ნაწილობრივი წარმოებულები იდენტურად ნულის ტოლია x და y მიმართ ასევე ნულის ტოლია.

F(x,y, f (x, y)) =
=0 (განიხილება მუდმივი)

F(x,y, f (x, y)) =
=0 (x განიხილება მუდმივი)

სად
და

მაგალითი: იპოვეთ განტოლებით მოცემული Z ფუნქციის ნაწილობრივი წარმოებულები
.

აქ F(x,y,z)=
;
;
;
. ზემოთ მოცემული ფორმულების მიხედვით გვაქვს:

და

1. მიმართულების წარმოებული

მოდით ორი ცვლადის ფუნქცია Z= f(x; y) მოცემული იყოს M წერტილის გარკვეულ სამეზობლოში (x,y). განვიხილოთ ერთეული ვექტორით განსაზღვრული მიმართულება
, სად
(იხ. სურათი).

სწორ ხაზზე, რომელიც გადის ამ მიმართულებით M წერტილის გავლით, ვიღებთ M 1 წერტილს (
) ისე, რომ სიგრძე
სეგმენტიMM 1 უდრის
. f(M) ფუნქციის ზრდა განისაზღვრება მიმართებით, სადაც
დაკავშირებული ურთიერთობებით. თანაფარდობის ლიმიტი ზე
დაერქმევა ფუნქციის წარმოებულს
წერტილში
მიმართ და იყოს დანიშნული .

=

თუ ფუნქცია Z არის დიფერენცირებადი წერტილში
, მაშინ მისი ზრდა ამ ეტაპზე ურთიერთობების გათვალისწინებით
შეიძლება დაიწეროს შემდეგი ფორმით.

ორივე ნაწილის გაყოფა

და ლიმიტზე გადასვლა ზე
ვიღებთ ფორმულას Z= f(x; y) ფუნქციის წარმოებულის მიმართულებით:

1. გრადიენტი

განვიხილოთ სამი ცვლადის ფუნქცია
რაღაც მომენტში დიფერენცირებადია
.

ამ ფუნქციის გრადიენტი
M წერტილში არის ვექტორი, რომლის კოორდინატები შესაბამისად ტოლია ნაწილობრივი წარმოებულების
ამ ეტაპზე. გრადიენტის აღსანიშნავად გამოიყენეთ სიმბოლო
.
=
.

.გრადიენტი მიუთითებს მოცემულ წერტილში ფუნქციის ყველაზე სწრაფი ზრდის მიმართულებაზე.

ვინაიდან ერთეული ვექტორი აქვს კოორდინატები (
), შემდეგ სამი ცვლადის ფუნქციის შემთხვევის მიმართულების წარმოებული იწერება სახით, ე.ი. აქვს ვექტორების სკალარული ნამრავლის ფორმულა და
. მოდით გადავიწეროთ ბოლო ფორმულა შემდეგნაირად:

, სად - კუთხე ვექტორს შორის და
. Იმიტომ რომ
, მაშინ აქედან გამომდინარეობს, რომ მიმართულებით ფუნქციის წარმოებული იღებს მაქსიმალურ მნიშვნელობას =0, ე.ი. როდესაც ვექტორების მიმართულება და
დაწყვილება. სადაც
ანუ, ფაქტობრივად, ფუნქციის გრადიენტი ახასიათებს ამ ფუნქციის გაზრდის მაქსიმალური სიჩქარის მიმართულებას და სიდიდეს წერტილში.

1. ორი ცვლადის ფუნქციის ექსტრემუმი

ორი ცვლადის ფუნქციის max, min, extremum ცნებები მსგავსია ერთი ცვლადის ფუნქციის შესაბამისი ცნებებისა. დაე, ფუნქცია Z= f(x; y) განისაზღვროს რომელიმე D დომენში და ა.შ. M
ეკუთვნის ამ ტერიტორიას. წერტილი M
ეწოდება Z= f(x; y) ფუნქციის max წერტილი, თუ არსებობს წერტილის ასეთი δ-მეზობლობა.
, რომ ამ სამეზობლოდან თითოეული წერტილისთვის არის უთანასწორობა
. წერტილი min განისაზღვრება ანალოგიურად, შეიცვლება მხოლოდ უტოლობის ნიშანი
. max(min) წერტილში ფუნქციის მნიშვნელობას ეწოდება მაქსიმუმი (მინიმუმი). ფუნქციის მაქსიმუმს და მინიმუმს ექსტრემას უწოდებენ.

1. აუცილებელი და საკმარისი პირობები ექსტრემისთვის

თეორემა:(აუცილებელი პირობები ექსტრემისთვის). თუ წერტილში მ
დიფერენცირებად ფუნქციას Z= f(x; y) აქვს უკიდურესი, მაშინ მისი ნაწილობრივი წარმოებულები ამ ეტაპზე ნულის ტოლია:
,
.

მტკიცებულება:ერთ-ერთი x ან y ცვლადის დაფიქსირების შემდეგ, ჩვენ გარდაქმნით Z = f(x; y) ერთი ცვლადის ფუნქციად, რომლის ექსტრემისთვის უნდა დაკმაყოფილდეს ზემოაღნიშნული პირობები. გეომეტრიული თანასწორობები
და
ნიშნავს, რომ Z= f(x; y) ფუნქციის უკიდურეს წერტილში ზედაპირის ტანგენსი, რომელიც წარმოადგენს f(x,y)=Z ფუნქციას, არის OXY სიბრტყის პარალელურად, რადგან ტანგენტის სიბრტყის განტოლებაა Z = Z 0. წერტილი, სადაც Z = f (x; y) ფუნქციის პირველი რიგის ნაწილობრივი წარმოებულები ნულის ტოლია, ე.ი.
,
, ეწოდება ფუნქციის სტაციონარული წერტილი. ფუნქციას შეიძლება ჰქონდეს ექსტრემუმი იმ წერტილებში, სადაც მინიმუმ ერთი ნაწილობრივი წარმოებული არ არსებობს. მაგალითადZ=|-
| აქვს max O(0,0) წერტილში, მაგრამ არ აქვს წარმოებულები ამ ეტაპზე.

სტაციონარული წერტილები და წერტილები, რომლებზეც მინიმუმ ერთი ნაწილობრივი წარმოებული არ არსებობს, ეწოდება კრიტიკული წერტილები.კრიტიკულ წერტილებში ფუნქციას შეიძლება ჰქონდეს ან არ ჰქონდეს ექსტრემუმი. ნაწილობრივი წარმოებულების ტოლობა ნულთან არის აუცილებელი, მაგრამ არა საკმარისი პირობა ექსტრემის არსებობისთვის. მაგალითად, როდესაც Z=xy, წერტილი O(0,0) კრიტიკულია. თუმცა Z=xy ფუნქციას არ აქვს ექსტრემი. (რადგან I და III კვარტალებში Z>0, ხოლო II და IV კვარტალებში – Z<0). Таким образом для нахождения экстремумов функции в данной области необходимо подвергнуть каждую критическую точку функции дополнительному исследованию.

თეორემა: (საკმარისი პირობა ექსტრემისთვის). დაუშვით სტაციონარულ წერტილში
და გარკვეულ მიდამოებში f(x; y) ფუნქციას აქვს უწყვეტი ნაწილობრივი წარმოებულები მე-2 რიგის ჩათვლით. მოდით გამოვთვალოთ წერტილი
ღირებულებები
,
და
. აღვნიშნოთ

თუ
, ექსტრემალური წერტილში
შეიძლება იყოს ან არ იყოს. მეტი კვლევაა საჭირო.

განვიხილოთ ფუნქცია y(x), რომელიც იწერება იმპლიციტურად ზოგადი ფორმით $ F(x,y(x)) = 0 $. იმპლიციტური ფუნქციის წარმოებული გვხვდება ორი გზით:

1. განტოლების ორივე მხარის დიფერენცირებით
2. მზა ფორმულის გამოყენებით $ y" = - \frac(F"_x)(F"_y) $

როგორ მოვძებნოთ?

მეთოდი 1

არ არის საჭირო ფუნქციის ცალსახად გადმოცემა. დაუყოვნებლივ უნდა დაიწყოთ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა მხარის დიფერენცირება $ x $-ის მიმართ. აღსანიშნავია, რომ წარმოებული $ y" $ გამოითვლება რთული ფუნქციის დიფერენციაციის წესის მიხედვით. მაგალითად, $ (y^2)"_x = 2yy" $. წარმოებულის პოვნის შემდეგ აუცილებელია გამოვხატოთ. $ y" $ მიღებული განტოლებიდან და მოათავსეთ $ y" $ მარცხენა მხარეს.

მეთოდი 2

შეგიძლიათ გამოიყენოთ ფორმულა, რომელიც იყენებს იმპლიციტური ფუნქციის ნაწილობრივ წარმოებულებს $ F(x,y(x)) = 0 $ მრიცხველში და მნიშვნელში. მრიცხველის საპოვნელად აიღეთ წარმოებული $ x $-ის მიმართ, ხოლო მნიშვნელისთვის - $ y $-ის მიმართ.

იმპლიციტური ფუნქციის მეორე წარმოებული შეიძლება მოიძებნოს იმპლიციტური ფუნქციის პირველი წარმოებულის განმეორებით დიფერენცირებით.

გადაწყვეტილებების მაგალითები

მოდით შევხედოთ ამონახსნების პრაქტიკულ მაგალითებს იმპლიციტურად განსაზღვრული ფუნქციის წარმოებულის გამოსათვლელად.

მაგალითი 1

იპოვეთ იმპლიციტური ფუნქციის წარმოებული $ 3x^2y^2 -5x = 3y - 1 $

გამოსავალი

გამოვიყენოთ მეთოდი No1. კერძოდ, ჩვენ განვასხვავებთ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა მხარეს: $$ (3x^2y^2 -5x)"_x = (3y - 1)"_x $$ დიფერენცირებისას არ დაგავიწყდეთ გამოიყენოთ ფორმულა ფუნქციების პროდუქტის წარმოებულისთვის: $$ (3x^2)"_x y^2 + 3x^2 (y^2)"_x - (5x)"_x = (3y)"_x - (1)"_x $$ $$ 6x y^2 + 3x^2 2yy" - 5 = 3y" $$ $$ 6x y^2 - 5 = 3y" - 6x^2 yy" $$ $$ 6x y^2 - 5 = y"(3-6x^2 y) $$ $$ y" = \frac(6x y^2 - 5)(3 - 6x^2y ) $$ თუ ვერ გადაჭრით პრობლემას, გამოგვიგზავნეთ. ჩვენ მოგაწვდით დეტალურ გადაწყვეტას. თქვენ შეძლებთ ნახოთ გაანგარიშების მიმდინარეობა და მიიღოთ ინფორმაცია. ეს დაგეხმარებათ მასწავლებლისგან დროულად მიიღოთ თქვენი შეფასება!

უპასუხე

$$ y" = \frac(6x y^2 - 5)(3 - 6x^2y ) $$

მაგალითი 2

ფუნქცია მოცემულია ირიბად, იპოვეთ წარმოებული $ 3x^4 y^5 + e^(7x-4y) -4x^5 -2y^4 = 0 $

გამოსავალი

გამოვიყენოთ მეთოდი No2. $ F(x,y) = 0 $ ფუნქციის ნაწილობრივი წარმოებულების პოვნა მოდით $ y $ იყოს მუდმივი და განვასხვავოთ $ x $-ის მიმართ: $$ F"_x = 12x^3 y^5 + e^(7x-4y) \cdot 7 - 20x^4 $$ $$ F"_x = 12x^3 y^5 + 7e^(7x-4y) - 20x^4 $$ ახლა ჩვენ განვიხილავთ $ x $ მუდმივად და განვასხვავებთ $ y $-ის მიმართ: $$ F"_y = 15x^4 y^4 + e^(7x-4y) \cdot (-4) - 8y^3 $$ $$ F"_y = 15x^4 y^4 - 4e^(7x-4y) - 8y^3 $$ ახლა ჩვენ ვანაცვლებთ $ y" = -\frac(F"_y)(F"_x) $ ფორმულაში და მივიღებთ: $$ y" = -\frac(12x^3 y^5 + 7e^(7x-4y) - 20x^4)(15x^4 y^4 - 4e^(7x-4y) - 8y^3) $$

უპასუხე

$$ y" = -\frac(12x^3 y^5 + 7e^(7x-4y) - 20x^4)(15x^4 y^4 - 4e^(7x-4y) - 8y^3) $$

ან მოკლედ - იმპლიციტური ფუნქციის წარმოებული. რა არის იმპლიციტური ფუნქცია? ვინაიდან ჩემი გაკვეთილები პრაქტიკულია, ვცდილობ თავი ავარიდო განმარტებებს და თეორემებს, მაგრამ აქ ამის გაკეთება მიზანშეწონილი იქნებოდა. მაინც რა არის ფუნქცია?

ერთი ცვლადის ფუნქცია არის წესი, რომელიც აცხადებს, რომ დამოუკიდებელი ცვლადის თითოეული მნიშვნელობისთვის არის ფუნქციის ერთი და მხოლოდ ერთი მნიშვნელობა.

ცვლადი ეწოდება დამოუკიდებელი ცვლადიან არგუმენტი.
ცვლადი ეწოდება დამოკიდებული ცვლადიან ფუნქცია.

უხეშად რომ ვთქვათ, ასო "Y" ამ შემთხვევაში არის ფუნქცია.

აქამდე ჩვენ გადავხედეთ განსაზღვრულ ფუნქციებს გამოკვეთილიფორმა. Რას ნიშნავს? მოდით ჩავატაროთ დებრიფინგი კონკრეტული მაგალითების გამოყენებით.

განიხილეთ ფუნქცია

ჩვენ ვხედავთ, რომ მარცხნივ გვაქვს მარტოხელა "Y" (ფუნქცია), ხოლო მარჯვნივ - მხოლოდ "X". ანუ ფუნქცია ცალსახადგამოხატული დამოუკიდებელი ცვლადის საშუალებით.

მოდით შევხედოთ სხვა ფუნქციას:

ეს არის სადაც ცვლადები აირია. მეტიც შეუძლებელია ნებისმიერი საშუალებითგამოხატეთ "Y" მხოლოდ "X"-ით. რა არის ეს მეთოდები? ტერმინების ნაწილიდან ნაწილზე გადატანა ნიშნის ცვლილებით, ფრჩხილებიდან გადატანა, პროპორციის წესის მიხედვით ფაქტორების გადაყრა და ა.შ. გადაწერეთ ტოლობა და შეეცადეთ გამოხატოთ „y“ ცალსახად: . შეგიძლიათ საათობით გადაატრიალოთ და გადაატრიალოთ განტოლება, მაგრამ წარმატებას ვერ მიაღწევთ.

ნება მომეცით გაგაცნოთ: - მაგალითი იმპლიციტური ფუნქცია.

მათემატიკური ანალიზის დროს დადასტურდა, რომ იმპლიციტური ფუნქცია არსებობს(თუმცა, არა ყოველთვის), მას აქვს გრაფიკი (ისევე, როგორც "ნორმალური" ფუნქცია). იმპლიციტური ფუნქცია ზუსტად იგივეა არსებობსპირველი წარმოებული, მეორე წარმოებული და ა.შ. როგორც ამბობენ, სექსუალური უმცირესობების ყველა უფლება დაცულია.

და ამ გაკვეთილზე ჩვენ ვისწავლით თუ როგორ უნდა ვიპოვოთ ფუნქციის წარმოებული, რომელიც მითითებულია იმპლიციტურად. არც ისე რთულია! ძალაში რჩება დიფერენციაციის ყველა წესი და ელემენტარული ფუნქციების წარმოებულების ცხრილი. განსხვავება ერთ თავისებურ მომენტშია, რომელსაც ახლავე განვიხილავთ.

დიახ, და მე გეტყვით სასიხარულო ამბავს - ქვემოთ განხილული დავალებები შესრულებულია საკმაოდ მკაცრი და მკაფიო ალგორითმის მიხედვით, ქვის გარეშე, სამი ბილიკის წინ.

მაგალითი 1

1) პირველ ეტაპზე ორივე ნაწილს ვამაგრებთ შტრიხებს:

2) ვიყენებთ წარმოებულის წრფივობის წესებს (გაკვეთილის პირველი ორი წესი როგორ მოვძებნოთ წარმოებული? გადაწყვეტილებების მაგალითები):

3) პირდაპირი დიფერენციაცია.
როგორ განვასხვავოთ სრულიად ნათელია. რა უნდა გააკეთოს იქ, სადაც არის "თამაშები" პარალიზის ქვეშ?

უბრალოდ სამარცხვინოდ ფუნქციის წარმოებული უდრის მის წარმოებულს: .

როგორ განვასხვავოთ

აქ გვაქვს რთული ფუნქცია. რატომ? როგორც ჩანს, სინუსის ქვეშ არის მხოლოდ ერთი ასო "Y". მაგრამ ფაქტია, რომ არსებობს მხოლოდ ერთი ასო "y" - თავისთავად არის ფუნქცია(განმარტება იხილეთ გაკვეთილის დასაწყისში). ამრიგად, სინუსი არის გარეგანი ფუნქცია და არის შიდა ფუნქცია. ჩვენ ვიყენებთ წესს რთული ფუნქციის დიფერენცირებისთვის:

ჩვენ განასხვავებთ პროდუქტს ჩვეულებრივი წესით:

გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ - ასევე რთული ფუნქციაა, ნებისმიერი „თამაში ზარებითა და სასტვენებით“ რთული ფუნქციაა:

თავად გამოსავალი ასე უნდა გამოიყურებოდეს:

თუ არის ფრჩხილები, გააფართოვეთ ისინი:

4) მარცხენა მხარეს ვაგროვებთ ტერმინებს, რომლებიც შეიცავს "Y"-ს უბრალო ასოებით. დანარჩენი ყველაფერი მარჯვენა მხარეს გადაიტანეთ:

5) მარცხენა მხარეს ვიღებთ წარმოებულს ფრჩხილებიდან:

6) და პროპორციის წესის მიხედვით, ჩვენ ამ ფრჩხილებს ჩავყრით მარჯვენა მხარის მნიშვნელში:

წარმოებული იქნა ნაპოვნი. მზადაა.

საინტერესოა აღინიშნოს, რომ ნებისმიერი ფუნქციის გადაწერა შეიძლება იმპლიციტურად. მაგალითად, ფუნქცია შეიძლება გადაიწეროს ასე: . და განასხვავეთ იგი ახლახან განხილული ალგორითმის გამოყენებით. სინამდვილეში, ფრაზები „იმპლიციტური ფუნქცია“ და „იმპლიციტური ფუნქცია“ განსხვავდება ერთი სემანტიკური ნიუანსით. ფრაზა "ფუნქცია მითითებული იმპლიციტური ფორმით" უფრო ზოგადი და სწორია - ეს ფუნქცია მითითებულია იმპლიციტური ფორმით, მაგრამ აქ შეგიძლიათ გამოხატოთ "თამაში" და წარმოადგინოთ ფუნქცია ცალსახად. ფრაზა "იმპლიციტური ფუნქცია" ეხება "კლასიკურ" იმპლიციტურ ფუნქციას, როდესაც "y" შეუძლებელია გამოხატული.

მეორე გამოსავალი

ყურადღება!თქვენ შეგიძლიათ გაეცნოთ მეორე მეთოდს მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ იცით, როგორ მოძებნოთ ნაწილობრივი წარმოებულები. დამწყებთათვის და მათემატიკური ანალიზის შესწავლის დამწყებთათვის, გთხოვთ, არ წაიკითხოთ და გამოტოვოთ ეს პუნქტი, წინააღმდეგ შემთხვევაში თქვენი თავი სრული არეულობა იქნება.

ვიპოვოთ იმპლიციტური ფუნქციის წარმოებული მეორე მეთოდის გამოყენებით.

ყველა ტერმინს გადავიტანთ მარცხენა მხარეს:

და განიხილეთ ორი ცვლადის ფუნქცია:

შემდეგ ჩვენი წარმოებული შეიძლება მოიძებნოს ფორმულის გამოყენებით

მოდი ვიპოვოთ ნაწილობრივი წარმოებულები:

ამრიგად:

მეორე გამოსავალი საშუალებას გაძლევთ შეასრულოთ შემოწმება. მაგრამ მათთვის მიზანშეწონილი არ არის დავალების საბოლოო ვერსიის დაწერა, რადგან ნაწილობრივი წარმოებულები მოგვიანებით აითვისება და სტუდენტმა, რომელიც სწავლობს თემას „ერთი ცვლადის ფუნქციის წარმოებული“ ჯერ არ უნდა იცოდეს ნაწილობრივი წარმოებულები.

მოდით შევხედოთ კიდევ რამდენიმე მაგალითს.

მაგალითი 2

იპოვეთ იმპლიციტურად მოცემული ფუნქციის წარმოებული

დაამატეთ შტრიხები ორივე ნაწილს:

ჩვენ ვიყენებთ წრფივობის წესებს:

წარმოებულების პოვნა:

ყველა ფრჩხილის გახსნა:

ჩვენ ყველა ტერმინს გადავიტანთ მარცხენა მხარეს, დანარჩენი - მარჯვნივ:

მარცხენა მხარეს ფრჩხილებიდან გამოვყავით:

საბოლოო პასუხი:

მაგალითი 3

იპოვეთ იმპლიციტურად მოცემული ფუნქციის წარმოებული

სრული გადაწყვეტა და ნიმუშის დიზაინი გაკვეთილის ბოლოს.

არც ისე იშვიათია წილადების წარმოქმნა დიფერენცირების შემდეგ. ასეთ შემთხვევებში თქვენ უნდა მოიცილოთ ფრაქციები. მოდით შევხედოთ კიდევ ორ მაგალითს: თითოეული ნაწილის თითოეული ტერმინი

მაგალითი 5

იპოვეთ იმპლიციტურად მოცემული ფუნქციის წარმოებული

ეს არის მაგალითი თქვენთვის, რომ გადაჭრათ საკუთარი. ერთადერთი ისაა, რომ სანამ წილადს მოიშორებ, ჯერ თავად წილადის სამსართულიანი სტრუქტურის მოშორება დაგჭირდება. სრული ამოხსნა და პასუხი გაკვეთილის ბოლოს.

იმპლიციტურად მითითებული ფუნქციის წარმოებული.
პარამეტრულად განსაზღვრული ფუნქციის წარმოებული

ამ სტატიაში ჩვენ გადავხედავთ კიდევ ორ ტიპურ ამოცანას, რომლებიც ხშირად გვხვდება ტესტებში უმაღლესი მათემატიკაში. მასალის წარმატებით ათვისების მიზნით, თქვენ უნდა შეძლოთ წარმოებულების პოვნა მინიმუმ საშუალო დონეზე. თქვენ შეგიძლიათ ისწავლოთ წარმოებულების პოვნა პრაქტიკულად ნულიდან ორ ძირითად გაკვეთილზე და რთული ფუნქციის წარმოებული. თუ თქვენი დიფერენცირების უნარები ნორმალურია, მაშინ მოდით წავიდეთ.

იმპლიციტურად მითითებული ფუნქციის წარმოებული

ან, მოკლედ, იმპლიციტური ფუნქციის წარმოებული. რა არის იმპლიციტური ფუნქცია? ჯერ გავიხსენოთ ერთი ცვლადის ფუნქციის განმარტება:

ერთი ცვლადი ფუნქციაარის წესი, რომლის მიხედვითაც დამოუკიდებელი ცვლადის თითოეული მნიშვნელობა შეესაბამება ფუნქციის ერთ და მხოლოდ ერთ მნიშვნელობას.

ცვლადი ეწოდება დამოუკიდებელი ცვლადიან არგუმენტი.
ცვლადი ეწოდება დამოკიდებული ცვლადიან ფუნქცია .

აქამდე ჩვენ გადავხედეთ განსაზღვრულ ფუნქციებს გამოკვეთილიფორმა. Რას ნიშნავს? მოდით ჩავატაროთ დებრიფინგი კონკრეტული მაგალითების გამოყენებით.

განიხილეთ ფუნქცია

ჩვენ ვხედავთ, რომ მარცხნივ გვყავს მარტოხელა "მოთამაშე", ხოლო მარჯვნივ - მხოლოდ "X". ანუ ფუნქცია ცალსახადგამოხატული დამოუკიდებელი ცვლადის საშუალებით.

მოდით შევხედოთ სხვა ფუნქციას:

ეს არის სადაც ცვლადები აირია. მეტიც შეუძლებელია ნებისმიერი საშუალებითგამოხატეთ "Y" მხოლოდ "X"-ით. რა არის ეს მეთოდები? ტერმინების ნაწილიდან ნაწილზე გადატანა ნიშნის ცვლილებით, ფრჩხილებიდან გადატანა, პროპორციის წესის მიხედვით ფაქტორების გადაყრა და ა.შ. გადაწერეთ ტოლობა და შეეცადეთ გამოხატოთ „y“ ცალსახად: . შეგიძლიათ საათობით გადაატრიალოთ და გადაატრიალოთ განტოლება, მაგრამ წარმატებას ვერ მიაღწევთ.

ნება მომეცით გაგაცნოთ: – მაგალითი იმპლიციტური ფუნქცია.

მათემატიკური ანალიზის დროს დადასტურდა, რომ იმპლიციტური ფუნქცია არსებობს(თუმცა, არა ყოველთვის), მას აქვს გრაფიკი (ისევე, როგორც "ნორმალური" ფუნქცია). იმპლიციტური ფუნქცია ზუსტად იგივეა არსებობსპირველი წარმოებული, მეორე წარმოებული და ა.შ. როგორც ამბობენ, სექსუალური უმცირესობების ყველა უფლება დაცულია.

და ამ გაკვეთილზე ჩვენ ვისწავლით თუ როგორ უნდა ვიპოვოთ ფუნქციის წარმოებული, რომელიც მითითებულია იმპლიციტურად. არც ისე რთულია! ძალაში რჩება დიფერენციაციის ყველა წესი და ელემენტარული ფუნქციების წარმოებულების ცხრილი. განსხვავება ერთ თავისებურ მომენტშია, რომელსაც ახლავე განვიხილავთ.

დიახ, და მე გეტყვით სასიხარულო ამბავს - ქვემოთ განხილული დავალებები შესრულებულია საკმაოდ მკაცრი და მკაფიო ალგორითმის მიხედვით, ქვის გარეშე, სამი ბილიკის წინ.

მაგალითი 1

1) პირველ ეტაპზე ორივე ნაწილს ვამაგრებთ შტრიხებს:

2) ვიყენებთ წარმოებულის წრფივობის წესებს (გაკვეთილის პირველი ორი წესი როგორ მოვძებნოთ წარმოებული? გადაწყვეტილებების მაგალითები):

3) პირდაპირი დიფერენციაცია.
როგორ განვასხვავოთ სრულიად ნათელია. რა უნდა გააკეთოს იქ, სადაც არის "თამაშები" პარალიზის ქვეშ?

- უბრალოდ სამარცხვინოდ, ფუნქციის წარმოებული უდრის მის წარმოებულს: .

როგორ განვასხვავოთ
აქ გვაქვს რთული ფუნქცია. რატომ? როგორც ჩანს, სინუსის ქვეშ არის მხოლოდ ერთი ასო "Y". მაგრამ ფაქტია, რომ არსებობს მხოლოდ ერთი ასო "y" - თავისთავად არის ფუნქცია(განმარტება იხილეთ გაკვეთილის დასაწყისში). ამრიგად, სინუსი არის გარეგანი ფუნქცია და არის შიდა ფუნქცია. ჩვენ ვიყენებთ წესს რთული ფუნქციის დიფერენცირებისთვის :

პროდუქტს ჩვეული წესით ვარჩევთ :

გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ - ასევე რთული ფუნქციაა, ნებისმიერი „თამაში ზარებითა და სასტვენებით“ რთული ფუნქციაა:

თავად გამოსავალი ასე უნდა გამოიყურებოდეს:


თუ არის ფრჩხილები, გააფართოვეთ ისინი:

4) მარცხენა მხარეს ვაგროვებთ ტერმინებს, რომლებიც შეიცავს "Y"-ს უბრალო ასოებით. დანარჩენი ყველაფერი მარჯვენა მხარეს გადაიტანეთ:

5) მარცხენა მხარეს ვიღებთ წარმოებულს ფრჩხილებიდან:

6) და პროპორციის წესის მიხედვით, ჩვენ ამ ფრჩხილებს ჩავყრით მარჯვენა მხარის მნიშვნელში:

წარმოებული იქნა ნაპოვნი. მზადაა.

საინტერესოა აღინიშნოს, რომ ნებისმიერი ფუნქციის გადაწერა შეიძლება იმპლიციტურად. მაგალითად, ფუნქცია შეიძლება გადაწეროთ ასე: . და განასხვავეთ იგი ახლახან განხილული ალგორითმის გამოყენებით. სინამდვილეში, ფრაზები „იმპლიციტური ფუნქცია“ და „იმპლიციტური ფუნქცია“ განსხვავდება ერთი სემანტიკური ნიუანსით. ფრაზა "იმპლიციტურად მითითებული ფუნქცია" უფრო ზოგადი და სწორია, - ეს ფუნქცია მითითებულია იმპლიციტურად, მაგრამ აქ შეგიძლიათ გამოხატოთ "თამაში" და წარმოადგინოთ ფუნქცია ცალსახად. სიტყვები "იმპლიციტური ფუნქცია" უფრო ხშირად ნიშნავს "კლასიკურ" იმპლიციტურ ფუნქციას, როდესაც "თამაშის" გამოხატვა შეუძლებელია.

ასევე უნდა აღინიშნოს, რომ „იმპლიციტურ განტოლებას“ შეუძლია ერთდროულად ორი ან კიდევ მეტი ფუნქციის მითითება, მაგალითად, წრის განტოლება ირიბად განსაზღვრავს ფუნქციებს , , რომლებიც განსაზღვრავენ ნახევარწრეებს. მაგრამ, ამ სტატიის ფარგლებში, ჩვენ ტერმინებსა და ნიუანსებს შორის განსაკუთრებულ განსხვავებას არ გააკეთებს, ეს იყო მხოლოდ ინფორმაცია ზოგადი განვითარებისთვის.

მეორე გამოსავალი

ყურადღება!თქვენ შეგიძლიათ გაეცნოთ მეორე მეთოდს მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ იცით, როგორ იპოვოთ დამაჯერებლად ნაწილობრივი წარმოებულები. კალკულუსის დამწყებთათვის და მცოდნეებო, გთხოვთ არ წაიკითხოთ და გამოტოვოთ ეს წერტილითორემ შენი თავი სრული არეულობა იქნება.

ვიპოვოთ იმპლიციტური ფუნქციის წარმოებული მეორე მეთოდის გამოყენებით.

ყველა ტერმინს გადავიტანთ მარცხენა მხარეს:

და განიხილეთ ორი ცვლადის ფუნქცია:

შემდეგ ჩვენი წარმოებული შეიძლება მოიძებნოს ფორმულის გამოყენებით
მოდი ვიპოვოთ ნაწილობრივი წარმოებულები:

ამრიგად:

მეორე გამოსავალი საშუალებას გაძლევთ შეასრულოთ შემოწმება. მაგრამ მათთვის მიზანშეწონილი არ არის დავალების საბოლოო ვერსიის დაწერა, რადგან ნაწილობრივი წარმოებულები მოგვიანებით აითვისება და სტუდენტმა, რომელიც სწავლობს თემას „ერთი ცვლადის ფუნქციის წარმოებული“ ჯერ არ უნდა იცოდეს ნაწილობრივი წარმოებულები.

მოდით შევხედოთ კიდევ რამდენიმე მაგალითს.

მაგალითი 2

იპოვეთ იმპლიციტურად მოცემული ფუნქციის წარმოებული

დაამატეთ შტრიხები ორივე ნაწილს:

ჩვენ ვიყენებთ წრფივობის წესებს:

წარმოებულების პოვნა:

ყველა ფრჩხილის გახსნა:

ყველა ტერმინს გადავიტანთ მარცხენა მხარეს, დანარჩენს მარჯვენა მხარეს:

საბოლოო პასუხი:

მაგალითი 3

იპოვეთ იმპლიციტურად მოცემული ფუნქციის წარმოებული

სრული გადაწყვეტა და ნიმუშის დიზაინი გაკვეთილის ბოლოს.

არც ისე იშვიათია წილადების წარმოქმნა დიფერენცირების შემდეგ. ასეთ შემთხვევებში თქვენ უნდა მოიცილოთ ფრაქციები. მოდით შევხედოთ კიდევ ორ მაგალითს.

მაგალითი 4

იპოვეთ იმპლიციტურად მოცემული ფუნქციის წარმოებული

ჩვენ ორივე ნაწილს ვამაგრებთ შტრიხების ქვეშ და ვიყენებთ წრფივობის წესს:

დიფერენცირება რთული ფუნქციის დიფერენცირების წესის გამოყენებით და კოეფიციენტთა დიფერენცირების წესი :

ფრჩხილების გაფართოება:

ახლა ჩვენ უნდა მოვიშოროთ წილადი. ეს შეიძლება გაკეთდეს მოგვიანებით, მაგრამ უფრო რაციონალურია ამის გაკეთება დაუყოვნებლივ. წილადის მნიშვნელი შეიცავს . გაამრავლე ზე . დეტალურად, ასე გამოიყურება:

ზოგჯერ დიფერენცირების შემდეგ ჩნდება 2-3 ფრაქცია. მაგალითად, სხვა წილადი რომ გვქონდეს, მაშინ ოპერაცია უნდა განმეორდეს - გამრავლება თითოეული ნაწილის ყოველი ტერმინი on

მარცხენა მხარეს ფრჩხილებიდან გამოვყავით:

საბოლოო პასუხი:

მაგალითი 5

იპოვეთ იმპლიციტურად მოცემული ფუნქციის წარმოებული

ეს არის მაგალითი თქვენთვის, რომ გადაჭრათ საკუთარი. ერთადერთი ისაა, რომ სანამ წილადს მოიშორებ, ჯერ თავად წილადის სამსართულიანი სტრუქტურის მოშორება დაგჭირდება. სრული ამოხსნა და პასუხი გაკვეთილის ბოლოს.

პარამეტრულად განსაზღვრული ფუნქციის წარმოებული

ნუ ხაზს ვუსვამთ, ამ აბზაცში ყველაფერი ასევე საკმაოდ მარტივია. შეგიძლიათ დაწეროთ პარამეტრულად განსაზღვრული ფუნქციის ზოგადი ფორმულა, მაგრამ ამის გასაგებად, მაშინვე ჩამოვწერ კონკრეტულ მაგალითს. პარამეტრულ ფორმაში ფუნქცია მოცემულია ორი განტოლებით: . ხშირად განტოლებები იწერება არა ხვეული ფრჩხილების ქვეშ, არამედ თანმიმდევრულად: , .

ცვლადს პარამეტრი ეწოდებადა შეუძლია მიიღოს მნიშვნელობები "მინუს უსასრულობიდან" "პლუს უსასრულობამდე". განვიხილოთ, მაგალითად, მნიშვნელობა და ჩაანაცვლეთ იგი ორივე განტოლებაში: . ან ადამიანური თვალსაზრისით: „თუ x უდრის ოთხს, მაშინ y უდრის ერთს“. თქვენ შეგიძლიათ მონიშნოთ წერტილი კოორდინატულ სიბრტყეზე და ეს წერტილი შეესაბამება პარამეტრის მნიშვნელობას. ანალოგიურად, შეგიძლიათ იპოვოთ წერტილი "te" პარამეტრის ნებისმიერი მნიშვნელობისთვის. რაც შეეხება "რეგულარულ" ფუნქციას, ამერიკელი ინდიელებისთვის პარამეტრულად განსაზღვრული ფუნქციის ყველა უფლება ასევე დაცულია: შეგიძლიათ შექმნათ გრაფიკი, იპოვოთ წარმოებულები და ა.შ. სხვათა შორის, თუ პარამეტრულად განსაზღვრული ფუნქციის გრაფიკის დახატვა გჭირდებათ, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ჩემი პროგრამა.

უმარტივეს შემთხვევებში შესაძლებელია ფუნქციის ცალსახად წარმოდგენა. გამოვხატოთ პარამეტრი: – პირველი განტოლებიდან და ჩავანაცვლოთ მეორე განტოლებით: . შედეგი არის ჩვეულებრივი კუბური ფუნქცია.

უფრო "მძიმე" შემთხვევებში, ეს ხრიკი არ მუშაობს. მაგრამ არ აქვს მნიშვნელობა, რადგან არსებობს პარამეტრული ფუნქციის წარმოებულის პოვნის ფორმულა:

ჩვენ ვპოულობთ "თამაშის" წარმოებულს te ცვლადის მიმართ:

ყველა დიფერენციაციის წესი და წარმოებულების ცხრილი მოქმედებს, ბუნებრივია, ასოსთვის, ამდენად, წარმოებულების მოძიების პროცესში სიახლე არ არის. უბრალოდ გონებრივად შეცვალეთ ცხრილის ყველა "X" ასო "ტე".

ჩვენ ვპოულობთ "x"-ის წარმოებულს te ცვლადის მიმართ:

ახლა რჩება მხოლოდ ნაპოვნი წარმოებულების ჩანაცვლება ჩვენს ფორმულაში:

მზადაა. წარმოებული, ისევე როგორც ფუნქცია, ასევე დამოკიდებულია პარამეტრზე.

რაც შეეხება აღნიშვნას, იმის ნაცვლად, რომ ჩაწერო იგი ფორმულაში, შეიძლება უბრალოდ დაწერო აბსკრიპტის გარეშე, რადგან ეს არის "რეგულარული" წარმოებული "X-ის მიმართ". მაგრამ ლიტერატურაში ყოველთვის არის ვარიანტი, ამიტომ სტანდარტს არ გადავუხვევ.

მაგალითი 6

ჩვენ ვიყენებთ ფორმულას

Ამ შემთხვევაში:

ამრიგად:

პარამეტრული ფუნქციის წარმოებულის პოვნის განსაკუთრებული თვისებაა ის ფაქტი, რომ ყოველ ნაბიჯზე მომგებიანია შედეგის მაქსიმალურად გამარტივება. ასე რომ, განხილულ მაგალითში, როდესაც ვიპოვე, გავხსენი ფრჩხილები ფესვის ქვეშ (თუმცა შეიძლება ეს არ გამეკეთებინა). დიდი შანსია, რომ ფორმულაში ჩანაცვლებისას ბევრი რამ კარგად შემცირდეს. თუმცა, რა თქმა უნდა, არის მაგალითები მოუხერხებელი პასუხებით.

მაგალითი 7

იპოვეთ პარამეტრულად მითითებული ფუნქციის წარმოებული

ეს არის მაგალითი თქვენთვის, რომ გადაჭრათ საკუთარი.

სტატიაში უმარტივესი ტიპიური პრობლემები წარმოებულებთანჩვენ გადავხედეთ მაგალითებს, რომლებშიც გვჭირდებოდა ფუნქციის მეორე წარმოებულის პოვნა. პარამეტრულად განსაზღვრული ფუნქციისთვის, თქვენ ასევე შეგიძლიათ იპოვოთ მეორე წარმოებული და ის გვხვდება შემდეგი ფორმულის გამოყენებით: . სავსებით აშკარაა, რომ მეორე წარმოებულის საპოვნელად ჯერ პირველი წარმოებული უნდა იპოვო.

მაგალითი 8

იპოვეთ პარამეტრულად მოცემული ფუნქციის პირველი და მეორე წარმოებულები

პირველი, მოდით ვიპოვოთ პირველი წარმოებული.
ჩვენ ვიყენებთ ფორმულას

Ამ შემთხვევაში:

ჩვენ ვისწავლით იმ ფუნქციების წარმოებულების პოვნას, რომლებიც მითითებულია იმპლიციტურად, ანუ მითითებულია ცვლადების დამაკავშირებელი გარკვეული განტოლებით. xდა წ. ირიბად მითითებული ფუნქციების მაგალითები:

,

იმპლიციურად მითითებული ფუნქციების წარმოებულები ან იმპლიციტური ფუნქციების წარმოებულები საკმაოდ მარტივად გვხვდება. ახლა მოდით შევხედოთ შესაბამის წესს და მაგალითს და შემდეგ გავარკვიოთ, რატომ არის ეს ზოგადად საჭირო.

იმისთვის, რომ იპოვოთ იმპლიციურად მითითებული ფუნქციის წარმოებული, თქვენ უნდა განასხვავოთ განტოლების ორივე მხარე x-ის მიმართ. ის ტერმინები, რომლებშიც მხოლოდ X არის წარმოდგენილი, გადაიქცევა X-დან ფუნქციის ჩვეულებრივ წარმოებულად. და თამაშთან დაკავშირებული ტერმინები უნდა იყოს დიფერენცირებული რთული ფუნქციის დიფერენცირების წესის გამოყენებით, რადგან თამაში არის X-ის ფუნქცია. მარტივად რომ ვთქვათ, x ტერმინის შედეგად წარმოებულმა უნდა გამოიტანოს: y-დან ფუნქციის წარმოებული გამრავლებული y-დან წარმოებულზე. მაგალითად, ტერმინის წარმოებული დაიწერება როგორც , ტერმინის წარმოებული დაიწერება როგორც . შემდეგი, ამ ყველაფრისგან თქვენ უნდა გამოხატოთ ეს "თამაშის სტრიქონი" და მიიღება იმ ფუნქციის სასურველი წარმოებული, რომელიც მითითებულია იმპლიციტურად. მოდით შევხედოთ ამას მაგალითით.

მაგალითი 1.

გამოსავალი. ჩვენ განვასხვავებთ განტოლების ორივე მხარეს x-ის მიმართ, თუ ვივარაუდებთ, რომ i არის x-ის ფუნქცია:

აქედან ვიღებთ წარმოებულს, რომელიც საჭიროა ამოცანისთვის:

ახლა რაღაც ფუნქციების ორაზროვანი თვისების შესახებ, რომლებიც მითითებულია იმპლიციტურად და რატომ არის საჭირო მათი დიფერენცირების სპეციალური წესები. ზოგიერთ შემთხვევაში, შეგიძლიათ დარწმუნდეთ, რომ თამაშის ნაცვლად x-ის მნიშვნელობით გამოხატვის ჩანაცვლება მოცემულ განტოლებაში (იხილეთ მაგალითები ზემოთ) იწვევს იმ ფაქტს, რომ ეს განტოლება იდენტურად იქცევა. Ისე. ზემოაღნიშნული განტოლება ირიბად განსაზღვრავს შემდეგ ფუნქციებს:

კვადრატული თამაშის გამოსახულების ჩანაცვლების შემდეგ x-ის მეშვეობით თავდაპირველ განტოლებაში, მივიღებთ იდენტურობას:

.

გამონათქვამები, რომლებიც ჩვენ შევცვალეთ, მიღებულია თამაშის განტოლების ამოხსნით.

თუ ჩვენ უნდა განვასხვავოთ შესაბამისი ექსპლიციტური ფუნქცია

მაშინ ჩვენ მივიღებთ პასუხს, როგორც მაგალით 1-ში - იმ ფუნქციიდან, რომელიც მითითებულია იმპლიციურად:

მაგრამ არა ყველა ფუნქცია, რომელიც მითითებულია იმპლიციურად, შეიძლება იყოს წარმოდგენილი ფორმაში წ = ვ(x) . მაგალითად, იმპლიციტურად მითითებული ფუნქციები

არ არის გამოხატული ელემენტარული ფუნქციებით, ანუ ეს განტოლებები ვერ წყდება თამაშთან მიმართებაში. მაშასადამე, არსებობს იმპლიციტურად განსაზღვრული ფუნქციის დიფერენცირების წესი, რომელსაც ჩვენ უკვე შევისწავლეთ და შემდგომ თანმიმდევრულად გამოვიყენებთ სხვა მაგალითებში.

მაგალითი 2.იპოვნეთ იმ ფუნქციის წარმოებული, რომელიც მოცემულია იმპლიციტურად:

.

ჩვენ გამოვხატავთ პირველს და - გამოსავალზე - იმ ფუნქციის წარმოებულს, რომელიც მითითებულია იმპლიციტურად:

მაგალითი 3.იპოვნეთ იმ ფუნქციის წარმოებული, რომელიც მოცემულია იმპლიციტურად:

.

გამოსავალი. ჩვენ განვასხვავებთ განტოლების ორივე მხარეს x-ის მიმართ:

.

მაგალითი 4.იპოვნეთ იმ ფუნქციის წარმოებული, რომელიც მოცემულია იმპლიციტურად:

.

გამოსავალი. ჩვენ განვასხვავებთ განტოლების ორივე მხარეს x-ის მიმართ:

.

ჩვენ გამოვხატავთ და ვიღებთ წარმოებულს:

.

მაგალითი 5.იპოვნეთ იმ ფუნქციის წარმოებული, რომელიც მოცემულია იმპლიციტურად:

გამოსავალი. განტოლების მარჯვენა მხარეს ტერმინებს გადავიტანთ მარცხენა მხარეს და ვტოვებთ ნულს მარჯვნივ. განტოლების ორივე მხარეს განვასხვავებთ x-ის მიმართ.