Автор Nada konnova задал вопрос в разделе Естественные науки
БЕЗ ГРАФИКА как понять, когда производная не существует на пальцах, простым языком на КОНКРЕТНЫХ примерах с цифрами и получил лучший ответ
Ответ от Михаил Чебодаев[эксперт]
Думаю, что сначала надо рассмотреть что такое производная. В математике ее определяют как предел отношения приращения функции к приращению аргумента при условии, что приращение аргумента стремится к нулю. Т. е. для того чтобы взять производную в некоторой точке x0 нужно найти отношение [f(x)-f(x0)]/[x-x0], когда x расположена как можно ближе к точке x0. Теперь, исходя из этого определения, можно рассмотреть варианты, когда такое отношение не существует.Но сначала посмотрим, что будет для «хороших» функций, для которых все-таки производная в точке x0 существует. Для них возникает такая интересная вещь, что с некоторого расстояния приближение точки x к точке x0 перестает влиять на величину искомого отношения и значит, что данное отношение и определяет производную.Теперь глядя на нашу формулу можно сразу выявить два типа «плохих» функций, для которых в точке x0 производная будет отсутствовать. Первым типом таких «плохих» функций будут те, которые не определены в окрестности точки x0. Т. е. область определения функции не включает в себя окрестность точки x0. Понятно, что для таких функций мы не сможем приблизиться к точке x0 как угодно близко. Примером такой функции будет ln(|x|-1). Она не определена в области -1<x<1.>1). Понятно, что в точке x0=1 производная не определена.Оба этих типа «плохих» функций называются разрывные функции. Существует и третий тип разрывных функций, у которых производная в некоторой точке не существует. Такие функции похожи на первый тип, но в отличие от них они неопределенны только в одной точке x0, а в ее окрестности будет все в порядке. Тогда говорят, что точка x0 выколота. Примером такой функции будет функция 1/x. Она не имеет производную в окрестности точки x0=0, поскольку и сама функция, и ее производная в этой точке будут равны бесконечности, а значит и не определены в области действительных чисел.Чтобы рассмотреть четвертый тип «плохих» функций, которые не являются разрывными нужно определить понятие правой и левой производной. Конечно можно и без них, но мне кажется, что так будет нагляднее.Итак, если для первого и третьего типов мы ничего не можем сделать в точке x0, то для второго типов мы можем определить так называемые правые и левые производные. Для их определения надо чуть-чуть изменить нашу формулу на такую: [f(x2)-f(x1)]/[x2-x1]. Здесь точки x1 и x2 будут приближаться к точке x0 слева (левая производная) или справа (правая производная)Так вот четвертым типом будут функции, которые непрерывны, но производная слева и производная справа не будут равны друг другу. В точке x0 такие функции имеют излом (угол) . Примером такой функции будет функция модуля, т. е. y=|x|. Она имеет излом в точке x0=0Кажется, что это все возможные типы функций, у которых не существует производная, хотя мог что-нибудь и пропустить.P.S. Какие-то проблемы с отображением математических знаков.
Без графика объяснить тяжелее, но всё же попробую. Возьмём, например, функцию у = 1/( х - 1). При х = 1 данная функция просто неопределена, то есть данному значению х не соответствует никакое у ( на 0 делить нельзя ),ну и соответственно производной в этой точке быть не может ( условие определённости функции в точке - одно из условий сущестования производной этой функции в данной точке) . Или другой вариант : у = -1 при х меньше 0,и у = 1 при х большем или равном 0. У этой функции также нет производной в точке 0 - потому что функция имеет разрыв в этой точке ( то есть для того, чтобы функция имела производную в точке, она должна быть ещё и непрерывна в данной точке ). Ну и напоследок : представьте себе "домик " , точнее его крышу, график : сначала прямая идёт вверх, затем вниз. Так вот, в точке, соответствующей вершие "крыши", функция также не имеет производной, потому что здесь угол, излом. Функция должна быть ещё и гладкой, для того чтобы у неё была производная в точке.... ( это как раз из области графиков - проведя ладонью по графику "гладкой" функциинельзя "уколоться" ). Ну а ещё проще - по определению : производной называется ПРЕДЕЛ отношения приращения самой функции ( у ) к приращению аргумента ( х ), при стремлении приращения аргумента к нулю, то есть : берём точку х0, рядом ещё одну точку х1, и смотрим, чему равно (у (х1) - у (х0))/(х1 - х0 ). А следующую точку х возьмём ещё ближе к х0, а затем ещё ближе, и смотрим, к чему стремится разность значений функции, делённая на разность значений аргумента. И если есть какой-то предел, то это и будет производной функции в данной точке. Например : у = 2х. Предел ( 2х1 - 2х0 )/ (х1 - х0 ) = пределу 2* ( х1 - х0 )/ ( х1 - х0) при х1 стремящемуся к х0 и равен 2. Или : у = х*х Предел ( х1*х1 - х0*х0 )/ ( х1 - х0 ) = пределу (х1 - х0 )*( х1 +х0)/ (х1 - х0) - числитель мы разложили как разность квадратов, затем сокращаем общие множители в числителе и знаменателе - и получаем что первый предел равен пределу х1+х0, при х1 стремящемуся к х0. Но чем ближе х1 к х0, тем меньше х1 отличается от х0, значит, в пределе будет просто 2х0 ( только что мы доказали, что производная от х в квадрате равна 2х ). Ну и самое главное : если рядом с графиком функции нарисовать прямоугольный треугольник так, чтобы гипотенуза,точнее, вершины её, принадлежали графику, при этом один из катетов - приращение функции ( высота треугольника ), а второй катет - приращение аргумента ( основание треугольника ), а затем посмотреть, что же происходит при уменьшении размеров треугольника ( при уменьшении разности х ), то становится понятно, что чем меньше треугольник, тем ближе гипотенуза к касательной к этой функции, а вот тангенс угла наклона касательной как раз и будет значением производной функции в точке - и это очень удобно : тангенс положительный - касательная идёт "вверх" при увеличении х, функция в этой точке возрастает, тангенс отрицательный - функция идёт вниз при увеличении х, то есть убывает этой точке, тангенс равен 0 - касательная к графику горизонтальна ( и сразу возникает подозрение, а не вершина ли это какого-то холмика, или же не дно это оврага - то есть, не принимает ли функция в этой точке максимальное или минимальное значение ). Пожалуй, всё. Удачи !
Производная, это скорость изменения функции. Вы едете на машите с неизменной скоростью, производная скорости равна 0, как только скорость стала меняться появилось ускорение это производная от скорости вы это почувствуете на себе.
что такое дифференциал?
Дифференциал
I Дифференциа́л (от лат. differentia — разность, различие)
в
подробнее...
Когда изобретут машину времени?
Никогда!
С таким же успехом можно спрашивать, когда изобретут вечный двигатель.
Кроме
подробнее...
существует ли белый слон?
Конечно существуют, хотя альбиносы составляют среди слонов большую редкость .
Но, белыми
подробнее...
Существуют ли теоретические возможности путешествия во времени?
Способы путешествия в будущее
Современная наука допускает несколько возможных способов
подробнее...
Срочно нужны анекдоты про математику... у кого есть скиньте))
# Только неграмотный человек на вопрос "Как найти площадь Ленина? " отвечает "длину Ленина умножить
подробнее...
А что такое междометие?))
МЕЖДОМЕТИЕ, неизменяемое слово, служащее для выражения эмоций и других реакций на речевые или
подробнее...
как переводится имя демьян?
Имя Демьян (Дамиан) : именины, значение, происхождение, характеристика, совместимость с другими
подробнее...
Понятно, что после Гегеля в объективном идеализме делать нечего
Объективный идеализм - одна из осн. разновидностей идеализма. Признавая первичность духа и
подробнее...
Kalyan
Кальян – это средство, инструмент для курения табака. Изначально на Востоке через кальян курили не
подробнее...
что такое критическая точка первого рода??
Опр. 8.3.1. Точка области определения функции называется критической точкой первого рода этой
подробнее...
необходимое и достаточное условие дифференцируемости функции
Для того, чтобы функция f(x) была дифференцируема в точке x0 необходимо и достаточно, чтобы у нее
подробнее...
основная задача динамики
Сила. Уравнение движения Ньютона. Основные задачи динамики материальной точки. Работа. Кинетическая
подробнее...
история возникновения британского флага
Его красно-бело-синий дизайн восходит ко времени, когда Британия правила морями.
На
подробнее...
А что же такое счастье?
Счастье - это нечто относительное. У каждого человека есть мечта. Если она осуществляется, человек
подробнее...
кто-нибудь может привести хоть одно доказательство существования ада?
Слово "ад"-производная от греческого "адис (гадес) " и соответствует еврейскому "шеол".Смысл
подробнее...