RACHUNEK ROZNICZKOWY FUNKCJI JEDNEJ ZMIENNEJ_63.doc

(271 KB) Pobierz
1)

 

 

 

 

RACHUNEK RÓŻNICZKOWY FUNKCJI JEDNEJ ZMIENNEJ CZ.3

 

 

 

 

 

Twierdzenia o wartości średniej.

 

 

Poniższe trzy twierdzenia zwane są twierdzeniami o wartości średniej.

 

 

 

 

 

 

 

 

Twierdzenie 1. (ROLLE’A)

 

Jeżeli funkcja f jest ciągła w przedziale , różniczkowalna w przedziale oraz , to istnieje przynajmniej jeden punkt taki, że

.

 

 

 

 

 

 

 

 

Twierdzenie 2. (CAUCHY’EGO )

 

Jeżeli funkcje i są ciągłe w przedziale , różniczkowalne w przedziale to istnieje przynajmniej jeden punkt taki, że

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Twierdzenie 3. (LAGRANGEA).

 

Jeżeli funkcja jest ciągła w przedziale i różniczkowalna w przedziale , to istnieje punkt taki, że

.

 

 

Szeregi Taylora i Maclaurina

 

Definicja 1.

Niech funkcja ma w punkcie pochodne dowolnego rzędu.

Szereg potęgowy

nazywamy szeregiem Taylora funkcji o środku w punkcie .

 

Ostatni składnik sumy występującej w powyższym wzorze oznaczać będziemy jako i nazywać resztą w postaci Lagrange’a. Tak więc

 

Wniosek. Dla otrzymujemy twierdzenie Lagrange’a.

 

Jeżeli , to szereg ten nazywamy szeregiem Maclaurina funkcji

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Twierdzenie 4. (o rozwijaniu funkcji w szereg Taylora).

Jeżeli:

(1)        funkcja ma w otoczeniu

pochodne dowolnego rzędu,

 

(2)        dla każdego   ,

to

, .

 

 

 

 

 

 

 

 

Twierdzenie 5. (O jednoznaczności rozwinięcia funkcji w szereg potęgowy)

 

 

Jeżeli

,   .

to

  dla  .

 

 

 

 

 

 

 

Wzór Taylora oraz wynikający z niego wzór Maclaurina, o których była mowa wykorzystuje się do obliczania przybliżonych wartości funkcji.

Ze wzorów tych możemy otrzymać przybliżenia z mniejszym błędem niż wykorzystując różniczkę pierwszego rzędu.

 

Zauważmy, że pomijając resztę we wzorze np. Maclaurina, otrzymamy wzór przybliżony

,

który możemy wykorzystać do obliczania wartości funkcji f.

Błąd bezwzględny , jaki popełniamy posługując się tym wzorem, jest równy wartości bezwzględnej

reszty , tj.

 

 

Przykłady

1.  Napisać wzór Maclaurina dla funkcji i

 

Policzmy:

Zapiszemy teraz wzór Maclaurina:

2.              Oblicz korzystając z powyższego przybliżenia .

Przypomnijmy, że licząc przybliżoną wartość za pomocą różniczki funkcji jednej zmiennej otrzymaliśmy mniej dokładny wynik 1,02.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Twierdzenie 6.

 

Niech , będą funkcjami różniczkowalnymi na przedziale I oraz niech . Jeżeli oraz , to .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Twierdzenie 7. (REGUŁA DE L’HOSPITALA)

 

Niech i dą funkcjami różniczkowalnymi w pewnym sąsiedztwie oraz

.

 

Jeżeli              

lub                            

oraz istnieje granica (właściwa lub nie),

to istnieje również granica przy czym

 

.

 

Uwaga. Twierdzenie odwrotne nie jest prawdziwe.

 

 

Z reguły de l’Hospitala możemy skorzystać w następujących przypadkach:

 

Przypadek 1.

 

Niech i lub niech i .

Obliczanie granicy poprzez formalne podstawienie wartości granicznych daje nam symbol nieoznaczony lub odpowiednio .

W tym przypadku bezpośrednie (być może wielokrotne) zastosowanie reguły de l’Hospitala doprowadzi nas do rozwiązania.

 

Np.

.

 

...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin