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导函数的极限和导数

Kamimika...大约 1 分钟学习笔记

导函数的极限和导数

区别

导函数的(左右)极限

  • lim⁡x→x0f′(x)\lim_{x \to x_0} f'(x)
  • lim⁡x→x0+f′(x)=f′(x+0)\lim_{x \to x_0^+} f'(x) = f'(x + 0)
  • lim⁡x→x0−f′(x)=f′(x−0)\lim_{x \to x_0^-} f'(x) = f'(x - 0)

(左右)导数

  • f′(x)=lim⁡Δx→0f(x+Δx)−f(x)Δxf'(x) = \lim_{\Delta x \to 0} \dfrac{f(x + \Delta x) - f(x)}{\Delta x} (注意: Δx\Delta x 正负未知)
  • f+′(x)=lim⁡Δx→0+f(x+Δx)−f(x)Δxf'_+(x) = \lim_{\Delta x \to 0^+} \dfrac{f(x + \Delta x) - f(x)}{\Delta x}
  • f−′(x)=lim⁡Δx→0−f(x+Δx)−f(x)Δxf'_-(x) = \lim_{\Delta x \to 0^-} \dfrac{f(x + \Delta x) - f(x)}{\Delta x}

注意

(左右)导数 ⇎\nLeftrightarrow 导函数的(左右)极限 例如: f(x)={x,x≥0x+2,x<0f(x) = \begin{cases} x, & x \geq 0 \\ x+2, & x < 0 \end{cases}, f′(x)={1,x≥01,x<0f'(x) = \begin{cases}1, & x \geq 0 \\ 1, & x < 0\end{cases} 左右导数: f−′(x0)=1f'_-(x_0) = 1, f+′(x0)=+∞f'_+(x_0) = +\infty 导数左右极限: f′(x0−0)=1f'(x_0 - 0) = 1, f′(x0+0)=1f'(x_0 + 0) = 1常见反例

联系: 导函数极限定理

若 f(x)f(x) 在 U(x0)U(x_0) 内连续, 在 U∘(x0)\mathop{U}\limits^\circ(x_0) 上可导, 且 lim⁡x→x0f′(x)=A\lim_{x \to x_0} f'(x) = A 存在, 则 f(x)f(x) 在 x=x0x=x_0 处可导, 且 f′(x0)=Af'(x_0) = A

若 f(x)f(x) 在 x=x0x=x_0 连续, 在 (x0,x0+δ)(x_0, x_0+\delta) 上可导, 且 lim⁡x→x0+f′(x)=A\lim_{x \to x_0^+} f'(x) = A 存在, 则 f(x)f(x) 在 x=x0x=x_0 处可导, 且 f+′(x0)=Af'_+(x_0) = A

即: (分段函数分段点处) 邻域内连续可导 →\to 导数 = 导函数极限

推论: 导函数连续性定理

若 f(x)f(x) 在 (a,b)(a, b) 内可导, 则导函数 f′(x)f'(x) 在 (a,b)(a, b) 内不存在第一类间断点

(否则该间断点两侧导数不同, 违背可导条件)

进一步 若 f(x)f(x) 在 (a,b)(a, b) 内可导, 且 f′(x)f'(x) 单调, 则 f′(x)f'(x) 在 (a,b)(a, b) 内连续

逆否命题 存在第一类间断点的函数一定不是导函数(不可积为连续函数)

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贡献者: wzh656
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