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导数概念浅析

导数概念浅析

转一篇不错的文章,对导数概念的理解很有帮助

导数概念是数学分析基本概念,很多同学对此模棱两可,现从“导数概念局部性”“利用导函数极限求导数值”“两个实例”三方面对导数概念进行讨论,使同学们对导数有更深更全面的了解。
  1. 导数概念的局部性
  因为导数与连续同样是用某一点的极限定义,故导数与连续同样也是一个局部性的概念,函数()在0连续,在0邻域不一定连续,同样,()在0可导,在0邻域也不一定可导。
  例如:()=2(),(其中()为狄利克雷函数),可以证明,它只在原点可导。
  因为
  
  可见()在=0可导且()=0,但()在其余点不可导。事实上,设{Xn}是大于且趋于0的有理数列,{xn}是大于且趋于0的无理数列。于是当0为无理数时,因为
  
  但
  由海涅定理:()在无理点0不可导。当0为非零有理数时,
  因为
  但
  由海涅定理:()在非零有理点0处也不可导。
  2. 利用导函数的极限求导数值一般来说,不能用函数f‘(x)在0的极限求f’(0),除非()在0连续。但是导函数却不一样,在较弱条件下就可以这样做。
  定理:设函数()在区间[0,0+h](h>0)内连续,且当>0时有有穷导数f‘(),若f’(0+0)存在(有穷或无穷),则
  f‘(0+0)=f’(0)
  证明:设0<△x<h由拉格朗日中值定理有
  其中0<0<1,令△→0+得:f‘(0)=f’(0+0)上述结果有下面两方面意义:
  1). 导函数在某点的单侧极限存在,则该点的同侧导数就存在,若此左右极限又相等,那么极限就是该点的导数,这就是说用导函数的单侧极限可以求导数值。这种方法当特殊点的导数不易求,而导函数的单侧极限易求时尤其有效。
  2). 某点导数存在,则导函数在该点的左右极限存在且相等,这意味着导函数不可能有跳跃间断点,或者说导函数在每一点,或连续,或第二类间断;还可换一种说法,就是有跃点的函数没有原函数,即不会是某个函数的导函数,这后一说法在积分学中表明:有跃点的函数无法求不定积分。
  3. 几个反例
    3.1 
    但是()在任何一点都没有导数。
  例如:
  因为+1/同为有理数,或同为无理数,
  故恒有:(+1/)-()=0
  所以
  但是()在(-∞,+∞)内处处间断,从而在任何一点都没有导数。
  本例说明:求函数在一点的导数时,自变量的增量必须是趋向于零的任意量,它不能只按某些特定的方式趋向于零。
  3.2 存在,但是函数()在=a不可导。例如()=││在=0
  有(0+h)=(0-h)=│h
  但是()在=0不可导
  本例说明:这一结论是在()在=a处可导的条件下才成立。

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