Обратный процесс — нахождение [[Первообразная|первообразной]] — [[интегрирование]].
Обратный процесс — нахождение [[Первообразная|первообразной]] — [[интегрирование]].
== История создания писюнов ==
== История ==
В классическом [[дифференциальное исчисление|дифференциальном исчислении]] производная чаще всего определяется через понятие [[Предел (математика)|предела]], однако исторически теория пределов появилась позже дифференциального исчисления. [[Ньютон, Исаак|Ньютон]] называл производную ''флюксией'', школа Лейбница предпочитала в качестве базового понятия [[Дифференциал (математика)|дифференциал]]<ref name="Kol">''[[Колмогоров, Андрей Николаевич|Колмогоров А. Н.]], [[Абрамов, Александр Михайлович (математик)|Абрамов А. М.]], Дудницын Ю. П.'' Алгебра и начала анализа. Учебник для 10-11 классов средней школы. - М., Просвещение, 1994. - ISBN 5-09-006088-6. - C. 155-156</ref>.
В классическом [[дифференциальное исчисление|дифференциальном исчислении]] производная чаще всего определяется через понятие [[Предел (математика)|предела]], однако исторически теория пределов появилась позже дифференциального исчисления. [[Ньютон, Исаак|Ньютон]] называл производную ''флюксией'', школа Лейбница предпочитала в качестве базового понятия [[Дифференциал (математика)|дифференциал]]<ref name="Kol">''[[Колмогоров, Андрей Николаевич|Колмогоров А. Н.]], [[Абрамов, Александр Михайлович (математик)|Абрамов А. М.]], Дудницын Ю. П.'' Алгебра и начала анализа. Учебник для 10-11 классов средней школы. - М., Просвещение, 1994. - ISBN 5-09-006088-6. - C. 155-156</ref>.
Версия от 15:23, 24 ноября 2019
У этого термина существуют и другие значения, см. Производная.
Произво́дная функции — понятие дифференциального исчисления, характеризующее скорость изменения функции в данной точке. Определяется как предел отношения приращения функции к приращению её аргумента при стремлении приращения аргумента к нулю, если такой предел существует. Функцию, имеющую конечную производную (в некоторой точке), называют дифференцируемой (в данной точке).
Процесс вычисления производной называется дифференци́рованием.
Обратный процесс — нахождение первообразной — интегрирование.
В классическом дифференциальном исчислении производная чаще всего определяется через понятие предела, однако исторически теория пределов появилась позже дифференциального исчисления. Ньютон называл производную флюксией, школа Лейбница предпочитала в качестве базового понятия дифференциал[1].
Русский термин в форме «производная функция» впервые употребил В. И. Висковатов, переведя на русский язык соответствующий французский термин dérivée, используемый Лагранжем[2].
Определение
Пусть в некоторой окрестноститочки определена функция Производной функции называется такое число , что функцию в окрестности можно представить в виде
Производная функции в точке , будучи пределом, может не существовать или существовать и быть конечной или бесконечной. Функция является дифференцируемой в точке тогда и только тогда, когда её производная в этой точке существует и конечна:
Для дифференцируемой в функции в окрестности справедливо представление
при
Замечания
Назовём приращением аргумента функции, а или приращением значения функции в точке Тогда
Пусть функция имеет конечную производную в каждой точке Тогда определена произво́дная фу́нкция
Функция, имеющая производную в точке, непрерывна в ней. Обратное не всегда верно.
Если производная функция сама является непрерывной, то функцию называют непреры́вно дифференци́руемой и пишут:
Если функция имеет конечную производную в точке то в окрестности её можно приблизить линейной функцией
Функция называется касательной к в точке Число является угловым коэффициентом (угловым коэффициентом касательной) или тангенсомугла наклона касательной прямой.
Вообще производная функции в точке выражает скорость изменения функции в точке , то есть скорость протекания процесса, описанного зависимостью
Производные высших порядков
Понятие производной произвольного порядка задаётся рекуррентно. Полагаем
Если функция дифференцируема в , то производная первого порядка определяется соотношением
Пусть теперь производная -го порядка определена в некоторой окрестности точки и дифференцируема. Тогда
Если функция имеет в некоторой области D частную производную по одной из переменных, то названная производная, сама являясь функцией от может иметь в некоторой точке частные производные по той же или по любой другой переменной.
Для исходной функции эти производные будут частными производными второго порядка (или вторыми частными производными).
или
или
Частная производная второго или более высокого порядка, взятая по различным переменным, называется смешанной частной производной. Например,
Класс функций, у которых производная -порядка является непрерывной, обозначается как .
Способы записи производных
В зависимости от целей, области применения и используемого математического аппарата используют различные способы записи производных. Так, производная n-го порядка может быть записана в нотациях:
Лагранжа, при этом для малых n часто используют штрихи и римские цифры:
и т. д.
Такая запись удобна своей краткостью и широко распространена; однако штрихами разрешается обозначать не выше третьей производной.
Лейбница, удобная наглядной записью отношения бесконечно малых (только в случае, если — независимая переменная; в противном случае обозначение верно лишь для производной первого порядка):
Ньютона, которая часто используется в механике для производной по времени функции координаты (для пространственной производной чаще используют запись Лагранжа). Порядок производной обозначается числом точек над функцией, например:
— производная первого порядка по при , или — вторая производная по в точке и т. д.
Эйлера, использующая дифференциальный оператор (строго говоря, дифференциальное выражение, пока не введено соответствующее функциональное пространство), и потому удобная в вопросах, связанных с функциональным анализом:
, или иногда .
В вариационном исчислении и математической физике часто применяется обозначение , ; для значения производной в точке — . Для частных производных обозначение то же, поэтому смысл обозначения определяют из контекста.
Конечно, при этом необходимо не забывать, что служат все они для обозначения одних и тех же объектов:
Примеры
Пусть . Тогда
Пусть . Тогда если то
где обозначает функцию знака. А если то
а следовательно не существует.
Правила дифференцирования
Операция нахождения производной называется дифференцированием. При выполнении этой операции часто приходится работать с частными, суммами, произведениями функций, а также с «функциями функций», то есть сложными функциями. Исходя из определения производной, можно вывести правила дифференцирования, облегчающие эту работу.
Если — постоянное число и — некоторые дифференцируемые функции, то справедливы следующие правила дифференцирования:
↑Комков Г. Д., Левшин Б. В., Семенов Л. К. Академия наук СССР. Краткий исторический очерк (в двух томах). — 2-е изд. — М.: Наука, 1977. — Т. 1. 1724—1917. — С. 173.