Перейти к содержимому
Topos Uranos

Краткое содержание

Этот урок открывает раздел о производных. Он представляет путь раздела, который определяет производную как предел разностного отношения, записывает её в виде разложения с непрерывным множителем, разложения Каратеодори, и выводит из него, ни разу не деля на величины, которые могут обращаться в нуль, правила дифференцирования, правило дифференцирования сложной функции и производную обратной функции, вплоть до производных высших порядков, дифференциала и скорости изменения. Урок восстанавливает историю производной, от метода Ферма для касательных до определения Коши, через флюксии Ньютона, обозначения Лейбница, критику Беркли и программу Лагранжа, который дал производной имя и обозначение; формулирует задачу, из которой она родилась, а именно касательную к произвольной кривой и скорость в данный момент, и показывает на примере, как разложение заменяет деление на нулевое приращение. В конце он указывает, где производные применяются в следующем разделе, в других курсах сайта, в науке и технике.

Цели обучения

  1. Описывать путь раздела и объяснять, что доказывает каждый урок и какими прежними результатами он пользуется.
  2. Объяснять, почему касательная к произвольной кривой и мгновенная скорость требуют определить производную как предел и почему разложение Каратеодори позволяет доказывать правила, не деля на величины, которые могут обращаться в нуль.
  3. Помещать в исторический контекст этапы развития понятия производной, от метода Ферма до определения Коши, и указывать задачу или критику, которая дала толчок каждому из них.
  4. Указывать, где производные используются в следующем разделе, в других курсах и в научных и технических приложениях.

Входная проверка

Прежде чем проходить раздел, полезно измерить исходную точку. Эта самопроверка не оценивается: она нужна, чтобы понять, где стоит задержаться. Первые девять вопросов касаются, по порядку, девяти уроков раздела с основным содержанием, по одному на каждый, и измеряют навык вычисления или рассуждения, а не формулировку, которую нужно помнить; те же навыки снова измеряются в конце, в итоговом уроке, на других данных. Пять последних касаются того, что этот раздел считает известным из предыдущего раздела и из курсов «Алгебра и геометрия I» и «Алгебра и геометрия II»: тригонометрического предела, замечательного предела для экспоненты, символа o⁡\operatorname{o} малое, обратной функции и косинуса арксинуса.

Входная проверка

Перед началом раздела оцени свою отправную точку. Это короткая самопроверка: она не оценивается, а результат хранится только в твоём браузере.

  1. Вопрос 1Функция f(x)=12x+1f(x) = \frac{1}{2x + 1} определена в точке 00. Какова, согласно определению производной, касательная к её графику в точке (0,1)(0, 1)?

  2. Вопрос 2Вычислить производную функции f(x)=x2+5x−1f(x) = \frac{x^2 + 5}{x - 1} в точке 33.

  3. Вопрос 3Вычислить производную функции f(x)=excos⁡xf(x) = e^x \cos x в точке π4\frac{\pi}{4}.

  4. Вопрос 4Вычислить производную функции f(x)=cos⁡2(2x)f(x) = \cos^2(2x) в точке π8\frac{\pi}{8}.

  5. Вопрос 5На каком из этих отрезков теорема Больцано гарантирует, что уравнение x3+2x=5x^3 + 2x = 5 имеет корень?

  6. Вопрос 6Функция f(x)=x5+xf(x) = x^5 + x непрерывна и строго возрастает на R\mathbb{R}. Чему равна (f−1)′(2)\left(f^{-1}\right)'(2)?

  7. Вопрос 7Вычислить производную функции F(x)=(x2+1)xF(x) = \left(x^2 + 1\right)^x в точке 11.

  8. Вопрос 8Вычислить производную порядка 55 функции f(x)=xe2xf(x) = x e^{2x} в точке 00.

  9. Вопрос 9Прямоугольник сохраняет площадь, равную 66 квадратным сантиметрам, тогда как его основание растёт со скоростью 33 сантиметра в секунду. С какой скоростью меняется его высота в тот момент, когда основание равно 22 сантиметрам?

  10. Вопрос 10Из предыдущих разделовВычислить lim⁡h→0cos⁡h−1h\lim_{h \to 0} \frac{\cos h - 1}{h}.

  11. Вопрос 11Из предыдущих разделовВычислить lim⁡h→0e−2h−1h\lim_{h \to 0} \frac{e^{-2h} - 1}{h}.

  12. Вопрос 12Из предыдущих разделовКакая из этих функций есть o⁡(h)\operatorname{o}(h) при h→0h \to 0?

  13. Вопрос 13Из предыдущих разделовЕсли f(x)=2x3+3f(x) = 2x^3 + 3, то чему равно f−1(19)f^{-1}(19)?

  14. Вопрос 14Из предыдущих разделовЧему равно cos⁡(arcsin⁡(−35))\cos\left(\arcsin\left(-\frac{3}{5}\right)\right)?