Основные теоремы дифференциального исчисления
Пример 5
Пример 4
Найти предел .
Решение.
Используя правило Лопиталя, можно записать
Найти предел .
Решение.
Предел имеет неопределенность типа . Применяем правило Лопиталя n раз.
Рассмотрим ряд важных теорем, которые полезны при исследовании функции.
Определение. Точка называется точкой локального максимума (минимума), а значение функции в ней – локальным максимумом (минимумом) функции , если существует окрестность такая, что для любой точки будет справедливо неравенство .
Определение. Точки локального максимума и минимума называются точками локального экстремума, а значение функции в них – локальными экстремумами функции.
Пример. Точка является точкой локального максимума, а точка точкой локального минимума для функции .
Определение. Точка называется внутренней точкой промежутка , если она принадлежит ему вместе со своей окрестностью.
Теорема (Ферма). Если функция определенная на промежутке , дифференцируема в точке внутреннего экстремума , то ее производнаяв этой точкеравна нулю:.
Замечание. Теорема Ферма дает необходимое условие внутреннего экстремума дифференцируемой функции, это условие не является достаточным.
Пример. У функции в нуле производная обращается в нуль, но не является точкой локального экстремума этой функции.
Теорема (Ролля). Если функция определена и непрерывна на отрезке , дифференцируема на интервале и , то найдется точка , в которой .
Теорема (Лагранжа о конечном приращении). Если функция определена и непрерывна на отрезке и дифференцируема на интервале , то найдется точка такая, что
.
Теорема (Коши о конечных приращениях). Пусть функции непрерывны на отрезке и дифференцируемы на интервале , причем .
Тогда найдется точка такая, что
.
Теорема (о монотонности функции). Пусть функция определена и дифференцируема на некотором интервале , и пусть производная на . Тогда функция возрастает (убывает) на этом интервале.
Теорема (о постоянной функции). Непрерывная на интервале функция постоянна на нем тогда и только тогда, когда ее производная равна нулю на этом интервале.