高等数学-导数的应用

博客介绍了未定式(0/0,∞/∞)求极限的洛必达法则,包括x→a和x→∞两种情况及使用条件,还可用柯西中值定理证明,结果为0/0型可继续使用。同时阐述了曲线凹凸性的定义及判定定理,依据二阶导数正负判断凹凸性。

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1,对于未定式(0/0,∞/∞0/0, \infin /\infin0/0,/)求极限可以使用洛必达法则,即在满足特定条件时分子分母同时求导。

1.1
(1)当x→a时,函数f(x)及F(x)都趋近于零;当x\to a时,函数f(x)及F(x)都趋近于零;xaf(x)F(x)
(2)在点a的某去心邻域内,f′(x)与F′(x)都存在且F′(x)不等于0;在点a的某去心邻域内,f'(x)与F'(x)都存在且F'(x)不等于0;af(x)F(x)F(x)0
(3)lim⁡x→af′(x)F′(x)存在(或为无穷大)。\lim_{x\to a}\frac{f'(x)}{F'(x)}存在(或为无穷大)。limxaF(x)f(x)
那么lim⁡x→af(x)F(x)=lim⁡x→af′(x)F′(x)\lim_{x\to a}\frac{f(x)}{F(x)}=\lim_{x\to a}\frac{f'(x)}{F'(x)}limxaF(x)f(x)=limxaF(x)f(x)

上诉结论可以用柯西中值定理证明。如果所得结果仍是0/0型,则可以继续使用洛必达法则。

1.2
(1)当x→∞时,函数f(x)和F(x)都趋近于零;当x\to \infin时,函数f(x)和F(x)都趋近于零;xf(x)F(x)
(2)当∣x∣>N时,f′(x)与F′(x)都存在,且F′(x)不等于0;当|x|>N时,f'(x)与F'(x)都存在,且F'(x)不等于0;x>Nf(x)F(x)F(x)0
(3)lim⁡x→af′(x)F′(x)存在(或为无穷大)。\lim_{x\to a}\frac{f'(x)}{F'(x)}存在(或为无穷大)。limxaF(x)f(x)
那么lim⁡x→af(x)F(x)=lim⁡x→af′(x)F′(x)\lim_{x\to a}\frac{f(x)}{F(x)}=\lim_{x\to a}\frac{f'(x)}{F'(x)}limxaF(x)f(x)=limxaF(x)f(x)

2,曲线凹凸性定义

2.1 定义
如果f(x)在区间I上连续,如果对于I上任意两点x1,x2恒有如果f(x)在区间I上连续,如果对于I上任意两点x_1,x_2恒有f(x)IIx1,x2
f(x1+x22)&lt;f(x1)+f(x2)2,f(\frac{x_1+x_2}{2})&lt;\frac{f(x_1)+f(x_2)}{2},f(2x1+x2)<2f(x1)+f(x2)
那么称f(x)在I上的图形是向上凹的;那么称f(x)在I上的图形是向上凹的;f(x)I
反之,则是向上凸的。

2.2 定理
f(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内具有一阶和二阶导数,那么f(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内具有一阶和二阶导数,那么f(x)[a,b](a,b)
(1)若在(a,b)内f′′(x)&gt;0,则f(x)在[a,b]上的图形是凹的;若在(a,b)内f&#x27;&#x27;(x)&gt;0,则f(x)在[a,b]上的图形是凹的;(a,b)f(x)>0f(x)[a,b]
(2)若在(a,b)内f′′(x)&lt;0,则f(x)在[a,b]上的图形是凸的。若在(a,b)内f&#x27;&#x27;(x)&lt;0,则f(x)在[a,b]上的图形是凸的。(a,b)f(x)<0f(x)[a,b]

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