40. Elementar funksiyalarning hosilalari. Funksiya hosilasi ta’rifidan foydalanib elementar funksiyalarning hosilalarini topamiz.
1). y x (x 0) darajali funksiyaning hosilasi. Bu funksiya uchun quyidagiga egamiz:
x
y (x x) x x1 1
x
va
x x
x1 1 1
y x 1
x.
x x
x
(1 x) 1
Ma’lumki, lim (qaralsin 5–bob) unda
x0 x
x x
1 1 1 1
lim y lim x1 x1 lim x1
x0 x x0x0
x x
bo’ladi.
Demak, (x) x1. Umuman, bu formula y x funksiyaning aniqlanish sohasidagi ixtiyoriy x uchun o’rinlidir. Xususan, 1 bo’lganda
1 1
2 , x 0.
x x
2). y ax (a 0, a 1) ko’rsatkichli funksiyaning hosilasi. Bu funksiya uchun quyidagiga egamiz:
y axx ax ax(ax 1)
va
y ax (ax 1)
.
x x
ax 1
Ma’lumki, lim lna (qaralsin 5-bob). Unda
x0 x
lim y lim ax ax 1 ax lim ax 1 ax lna
x0 x x0 x x0 x
bo’ladi. Demak,
y (ax) ax ln a.
Xususan, (ex) ex.
3). y loga x (a 0, a 1, x 0) logarifmik funksiyaning hosilasi.
Bu funksiya uchun quyidagiga egamiz:
x
y loga (x x)loga x loga1
x
va
x
yx 1x log 1 xx 1x loga 1 xx x . a
Ma’lumki, lim loga(1 x) loga e (qaralsin 5-bob). Unda
x0 x
x
lim yx lim 1x loga 1 xx x 1x loga e x 0 x 0
boladi.
Demak,
1
y (loga x) loga e. x
Xususan,
1
( ln x ) . x
4). Trigonometrik funksiyalarning hosilalari. Ushbu y sin x funksiya uchun quyidagiga egamiz:
x x
y sin(x x)sin x 2sin cos(x )
2 2
va
x sin
y cos(x x) 2 .
x 2 x
2
Keyingi tenglikda x 0 da limitga otib topamiz: sin x
lim y lim cos(x x) lim 2 cos x .
x0 x x0 2 x0 x
2
Demak,
y (sin x) cos x.
Shunga o’hshash (6-bob, 1-§ ga qarang) (cos x) sin x formula ham isbotlanadi.
Endi y tgx funksiyaning hosilasini tgx sin x nisbatning hosilasi cos x
firmulasidan foydalanib topamiz:
2 2
sin x (sin x)cos x sin x(cos x) cos x sin x 1
y (tgx) 2 2 2 .
cos x cos x cos x cos x
Demak,
1
(tgx) 2 .
cos x
Huddi shunga o’hshash quyidagi formulalar ham isbotlanadi:
sin x cos x
(ctgx) 2 , (secx) 2 , (cosecx) .
sin x cos x sin x
5) Teskari trigonometrik funksiyalaning hosilalari. Teskari funksi-yaning hosilasini topish qoidasidan foydalanib, teskari trigonometrik funksiyalaning hosilalarini hisoblaymiz. Ushbu y arcsin x funksiyani olaylik.
Bu funksiya x siny funksiyaga teskari bo’lib, uni ( , ) intervalda
2 2 qarasak,
1 1 1 1
y (arcsin x)
(sin y) cos y 1sin2 y 1 x2
kelib chiqadi.
Demak,
(arcsin x) (1 x 1 ).
Xuddi shunga o’hshash quyidagi formulalar ham isbotlanadi:
(arccos x) (1 x 1 ),
(arctgx) , (arcctgx) .
2
1 x 1 x
6). Giperbolik funksiyalarning hosilalari. Endi giperbo’lik funksiya- larning hosilalarini hisoblaymiz. Bunda hosila hisoblashdagi sodda qoida- lardan va ko’rsatkichli funksiya hosilasi formulasidan foydalanamiz. Sodda hisoblashlar yordamida y shx funsiya uchun topamiz:
e
y (shx) 12 (ex e x) 12 x e1x 12 (ex e x ) chx.
Shunga o’hshash quyidagi formulalar ham isbotlanadi:
1 1
(chx) shx, (thx) 2 , (cthx) 2 (x 0).
ch x sh x
40. Hosilalar jadvali. Biz ushbu bandda elementar funksiyalar hosilalari uchun topilgan formulalarni jamlab, ularni jadval sifatida keltiramiz:
1). (x) x1 (x 0);
2). (ax) ax ln a (a 0, a 1);
3). (loga x) 1 loga e (x 0, a 0, a 1); x
Xususan,
1
(ln x) (x 0); x
4). (sin x) cos x ;
5). (cos x) sin x ;
1
6). (tgx) 2 (x k, k 0, 1, 2, ) ;
cos x 2
1
7). (ctgx) 2 (x k, k 0, 1, 2, ) ; sin x
8). (arcsin x) (1 x 1 ) ;
9). (arccos x) (1 x 1 ) ;
1
10). (arctgx) 2 ;
1 x
1
11). (arcctgx) 2 ;
1 x
12). (shx) chx ;
13). (chx) shx ;
1
14). (thx) 2 ; ch x
1
15). (cthx) 2 . sh x
6.5–misol. Agar a 0, a 1, x 0 bo’lsa,
loga x 1 xln a
bolishi isbotlansin.
◄ Aytaylik, x 0 bo’lsin. Unda x x bo’lib,
loga x 1 xln a
bo’ladi.
Aytaylik, x 0 bo’lsin. Unda x x bo’lib,
loga x loga(x)
bo’ladi. Murakkab funksiyaning hosilasini topish qoidasiga ko’ra
1 1
(loga(x)) (1) (x)ln a xln a
bo’ladi.►
6.6–misol. Agar u (x) va v (x) funksiyalar hosilaga ega bo’lib, u (x) 0 bo’lsa,
y (u (x))v (x)
funksiyaning hosilasi topilsin.
◄ Ravshanki,
ln y v (x)lnu (x).
Murakkab funksiyaning hosilasi va ko’paytmaning hosilasi uchun tegishli formulalardan foydalanib topamiz:
1 1
y v(x)ln u (x) v (x) u(x), y u (x)
1 y y v(x)ln u (x) v (x) u (x) u(x)
y (u (x))v (x)v(x)lnu (x) v (x) u (x))v(x)1u(x). ► (6.12)
6.7–misol. Ushbu
f (x) xx , (x) xxx (x 0); funksiyani hosilalari topilsin.
◄ (6.12) formulaga ko’ra
f (x) (xx ) xx (ln x 1)
bo’ladi. Ravshanki,
(x) xxx x f (x)
yana (6.12) formulaga ko’ra
(x) (x f (x) ) (x)ln x f (x) f (x)x f (x)1 bo’lib,
(x) xxx ln x xx (ln x 1) xx xxx1 xxxx1(xln x(ln x 1) 1) bo’ladi. ►
x2 sin 1 , agar x 0 bo'lsa,
6.8–misol. Ushbu f (x) x
0, agar x 0 bo'lsa
funksiyaning hosilasi topilsin.
◄ Aytaylik, x 0 bo’lsin. Unda
1x 2 cos 1x ( x12 ) 2xsin 1x cos 1x f (x) 2xsin x
bo’ladi.
Aytaylik, x 0 bo’lsin. Bu holda hosila ta’rifidan foydalanib topamiz:
2 sin 1 x
f (0) lim x lim xsin 1 0
x0 x x0 x
Demak,
1 1
f (x) 2xsin x cos x , agar x 0 bo'lsa,
0, agar x 0 bo'lsa
bo’ladi. ►
4–§. Funksiyaning differensiali
10. Funksiyaning differensiallanuvchi bo’lishi tushunchasi.
f (x) funksiya a,b intervalda aniqlangan, x0 a,b, x0 xa,b bo’lsin. U holda f (x) funksiya ham x0 nuqtada y f (x0 x) f (x0 ) orttirmaga ega bo’ladi.
3–ta’rif. Agar f (x) funksiyaning x0 a,b nuqtadagi orttirmasi y ni
y Ax x (6.13)
ko’rinishda ifodalash mumkin bo’lsa, f (x) funksiya x0 nuqtada differensi-allanuvchi deb ataladi, bunda A miqdor x ga bog’liq bo’lmagan o’zgarmas, esa x ga bog’liq va x 0 da (x) 0.
Agar x 0 da
x xx o x
ekanini e’tiborga olsak, u holda yuqoridagi (6.13) ifoda ushbu
y Ax ox
ko’rinishni oladi. Funksiya orttirmasi uchun (6.13) formulada Ax ifoda orttirmaning bosh qismi deb yuritiladi.
3–teorema. f (x) funksiyaninng xa,b nuqtada differensiallanuvchi bo’lishi uchun uning shu nuqtada chekli hosilaga ega bo’lishi zarur va yetarli.
◄ Zarurligi. f (x) funksiya xa,b nuqtada differensiallanuvchi bo’lsin, unda
y Ax ox , y A ox
x x
bo’lib, lim y lim A ox A bo’ladi. Demak, f (x) A .
x0 x x0 x
Yetarliligi. f (x) funksiya xa,b nuqtada chekli f (x) hosilaga ega bo’lsin:
f (x) lim y lim f (x x) f (x) .
x0 x x0 x
Agar
y
f (x) x
deb olsak, undan
y f (x)x x
ekanini topamiz. Bu tenglikdagi miqdor x ga bog’liq va x 0 da 0. Demak, f (x) funksiya xa,b nuqtada differensiallanuvchi bo’lib,
A f (x) bo’ladi. ►
Isbot etilgan teorema f (x) funksiyaninng xa,b nuqtada chekli f (x) hosilaga ega bo’lishi bilan uning shu nuqtada differensiallanuvchi
bo’lishi ekvivalent ekanini ko’rsatadi.
Do'stlaringiz bilan baham: |