der

30
И. В. Яковлев | Материалы по математике | MathUs.ru Производная Содержание 1 Производная в математике 2 1.1 Предел ........................................... 2 1.2 Непрерывность функции ................................. 4 1.3 Мгновенная скорость ................................... 4 1.4 Определение производной ................................ 6 1.5 Табличные производные ................................. 7 1.6 Связь непрерывности и дифференцируемости ..................... 9 1.7 Правила дифференцирования .............................. 11 1.8 Геометрический смысл производной ........................... 14 1.9 Уравнение касательной .................................. 15 1.10 Случаи недифференцируемости ............................. 16 1.11 Исследование функций .................................. 17 1.12 Экспонента и натуральный логарифм .......................... 21 2 Производная в физике 23 2.1 Производная координаты ................................. 24 2.2 Ускорение .......................................... 24 2.3 Дифференцирование векторов .............................. 27 2.4 Производная радиус-вектора ............................... 29 2.5 Производная вектора скорости .............................. 30 Понятие производной занимает уникальное положение в школьной программе. С одной сто- роны, производная активно используется: с её помощью исследуются функции и строятся гра- фики, ищутся наибольшие и наименьшие значения функций; школьникам надо уметь решать задачи на геометрический и физический смысл производной. С другой стороны, строгое опре- деление производной вообще не даётся! В результате получается, что школьники зазубривают таблицу производных и правила диф- ференцирования, умеют механически выполнять некоторые действия и решать типовые задачи, но при этом совершенно не понимают сути того, что они делают. А за отсутствие понимания приходится расплачиваться в вузе: двойки и пересдачи в первую же сессию. Цель данной статьи максимально доходчиво рассказать о производной. Доступность изло- жения будет преобладать над технической строгостью. Хочется надеяться, что идеи, изложен- ные в этой статье, помогут вам понять происходящее и подготовят к адекватному восприятию вузовских курсов математического анализа и общей физики. 1

Upload: narmo66

Post on 30-Sep-2015

214 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

  • .. | | MathUs.ru

    1 2

    1.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111.8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

    2 232.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.4 - . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

    . -, : -, ; . , - !

    , -, , , . : .

    . - . , , - , .

    1

  • 1 , . . , .

    1.1

    :

    1,1

    2,1

    3,1

    4, . . . ,

    1

    n, . . .

    (. 1).

    0 112

    13

    14

    . 1. 1/n (n N)

    , ( -). n = 10 1/10 ; n = 100 1/100 ; n = 1000 1/1000 . .

    , 1/n , , . :

    limn

    1

    n= 0.

    , 0. .

    an = 3 +1

    n(n N)

    3.

    limn

    an = limn

    (3 +

    1

    n

    )= 3.

    , a , a , . , an a : , an, , a .

    , 1, 1, 1, 1, . . . : . , , 1 -? ( , , 1), 1 2. , , 1.

    , . -, y = f(x) , - x y. x , y .

    2

  • . . y = f(x) , x .

    , . 2 y = x2. x = 2 A(2, 4).

    X

    Y

    2

    4 A

    . 2. y = x2

    , x 2 ( ). A, . , 4, :

    limx2

    x2 = 4. (1)

    ? . , x 2, x2 22 = 4. , - ?

    . . 3.

    X

    Y

    1

    pi

    . 3. y =sinx

    x

    f(x) =sinx

    x.

    : x = 0 ( f(0) ), (0, 1). , f(0) , x 0 1. , :

    limx0

    sinx

    x= 1. (2)

    3

  • . (2), . -

    :

    sin 0,1

    0,1,

    sin 0,01

    0,01,

    sin 0,001

    0,001, . . .

    , .

    1.2

    (1) (2) . - (1) , 2, f(x) = x2 : lim

    x2x2 = 22 = 4. (2) -

    0 f(x) = sinx/x (, , ).

    a x f(x)

    limxa

    f(x) = f(a), (3)

    f(x) a. a.

    , f(x) = x2 x = 2 ( ). , .

    f(x) = sinx/x x = 0. , (0, 1) .

    . :

    y =x2 4x 2 .

    , , . .

    1.3

    60 /. ? : , 60 .

    , , . , , , - 60 /. . , 60 /?

    . , s, , t :

    s(t) = t2,

    , . , t = 0 , t = 1 s(1) = 1, t = 2 s(2) = 4, t = 3 s(3) = 9, .

    , . -: 1; s(2)s(1) = 3; s(3)s(2) = 5, .

    4

  • . , , . ? , t = 3?

    : v = s/t ( - ). , .

    . t = 3 t, s, , s t. t, .

    , . t = 1.

    s = s(4) s(3) = 42 32 = 7, :

    s

    t=

    7

    1= 7 (4)

    (, , /). t. t = 0,1:

    s = s(3,1) s(3) = 3,12 32 = 0,61,s

    t=

    0,61

    0,1= 6,1. (5)

    t = 0,01:

    s = s(3,01) s(3) = 3,012 32 = 0,0601,s

    t=

    0,0601

    0,01= 6,01. (6)

    t = 0,001:

    s = s(3,001) s(3) = 3,0012 32 = 0,006001,s

    t=

    0,006001

    0,001= 6,001. (7)

    (4)(7), , s/t 6. , t = 3 6 /.

    , t s , - s/t v, t:

    v = limt0

    s

    t. (8)

    :v(t) = lim

    t0s(t+ t) s(t)

    t. (9)

    s(t) = t2 , . :

    s = s(t+ t) s(t) = (t+ t)2 t2 = t2 + 2tt+ t2 t2 = t(2t+ t), :

    v(t) = limt0

    s

    t= lim

    t0t(2t+ t)

    t= lim

    t0(2t+ t) = 2t. (10)

    , t = 3 (10) : v(3) = 2 3 = 6, .

    .

    5

  • 1.4

    . - , . .

    y = f(x). , x . X x, Y f(x) (. 4).

    x

    f(x)

    x+ x

    f(x+ x)

    x

    f

    y = f(x)

    X

    Y

    . 4.

    x , x. x + x. f(x+ x).

    f = f(x+ x) f(x) (11)

    , x. ? x

    t, f s, t. . .

    . f (x) f(x) x , :

    f (x) = limx0

    f

    x= lim

    x0f(x+ x) f(x)

    x. (12)

    (8) (9). , ? , .

    . - . , - (12).

    6

  • 1.5

    , : f(x) = c. :

    f = f(x+ x) f(x) = c c = 0., :

    f (x) = limx0

    f

    x= lim

    x00

    x= lim

    x00 = 0.

    , :

    c = 0.

    , f(x) = xa. f(x) = x. :

    f = f(x+ x) f(x) = x+ x x = x.

    :

    f (x) = limx0

    f

    x= lim

    x0x

    x= lim

    x01 = 1.

    ,x = 1.

    f(x) = x2. s(t) = t2, . ( ) , (10).

    :

    f = f(x+ x) f(x) = (x+ x)2 x2 = x2 + 2xx+ x2 x2 = x(2x+ x).

    :

    f (x) = limx0

    f

    x= lim

    x0x(2x+ x)

    x= lim

    x0(2x+ x) = 2x.

    , (x2)

    = 2x.

    f(x) = x3. :

    f = f(x+ x) f(x) = (x+ x)3 x3 == x3 + 3x2x+ 3xx2 + x3 x3 = x(3x2 + 3xx+ x2).

    :

    f (x) = limx0

    f

    x= lim

    x0x(3x2 + 3xx+ x2)

    x= = lim

    x0(3x2 + 3xx+ x2) = 3x2.

    , (x3)

    = 3x2.

    7

  • , : (x4)

    = 4x3,(x5)

    = 5x4,

    . . .

    (xn) = nxn1.

    , n, a:

    (xa) = axa1, a R. (13) ,

    f(x) =x: (

    x)

    =(x

    12

    )=

    1

    2x

    121 =

    1

    2x

    12 =

    1

    2x.

    , . : .

    . , : (1

    x

    )= 1

    x2.

    : ) ( ); ) - (13).

    . f(x) = sinx. :

    f = sin(x+ x) sinx., :

    sin sin = 2 sin 2

    cos +

    2.

    :

    f = 2 sinx

    2cos

    (x+

    x

    2

    ),

    f (x) = limx0

    2 sin x2

    cos(x+ x

    2

    )x

    .

    :

    f (x) = limx0

    sin x2

    x2

    cos

    (x+

    x

    2

    ). (14)

    (14) . -, .

    . t = x/2. , t 0 x 0. :

    limx0

    sin x2

    x2

    = limt0

    sin t

    t= 1

    ( (2) ). , .

    8

  • x + x2, , x 0 x.

    , ( ). , (3) , x = 0:

    limx0

    cos

    (x+

    x

    2

    )= cosx. (15)

    (14) 1f (x) = 1 cosx = cosx.

    ,(sinx) = cosx.

    . , (cosx) = sinx.

    :

    cos cos = 2 sin 2

    sin +

    2.

    (, , ) -. , . , .

    ( ) -, . , : f(x) = x7 sin 3

    4x2 5x? (12) -

    . , .

    .

    1.6

    , f(x) a, f(x) a : lim

    xaf(x) = f(a). ,

    . -: f(x) a,

    limx0

    f(a+ x) = f(a). (16)

    , ? x 0, a + x a, a + x a. (15).

    (16) . f(a + x) f(a), f(a + x) f(a) . f(a + x) f(a)? f f(x) a. :

    1, a, b, - ab. , .

    9

  • f(x) , x 0:

    limx0

    f = 0. (17)

    . , - ( (12) x ).

    X

    Y

    y = |x|

    . 5. y = |x|

    -? , . -: f(x) = |x| x = 0. . 5.

    :

    f = |x+ x| |x|.

    x = 0 :

    f = |x|.

    ? : x ( ), - ( ).

    1. x 0, x > 0. f = x, f

    x= 1.

    2. x 0, x < 0. f = x, f

    x= 1.

    , f/x . , x , x (, x 1; 0,1; 0,01; 0,001; . . . ). f/x 1 1, , , ., f(x) = |x| x = 0.

    , . , -. (0, 0) y = |x|.

    ? , - , . , .

    , f(x) x. f/x x 0. x ; , . ( ? , , , , - .) , f 0 x 0; (17) x.

    10

  • 1.7

    , . , . , , (12).

    u v , . - :

    u(x+ x) = u(x) + u, v(x+ x) = v(x) + v,

    u v u v x. (11) .

    .

    0. . c , (cu) = cu.

    2 . , , .

    , :

    (5x2) = 5(x2) = 10x,

    (3 sinx) = 3(sinx) = 3 cosx.

    1. . (u + v) = u + v ( - ).

    , f(x) = u(x) + v(x). :

    f = f(x+ x) f(x) == u(x+ x) + v(x+ x) u(x) v(x) == u(x) + u+ v(x) + v u(x) v(x) = u+ v.

    :

    f (x) = limx0

    f

    x= lim

    x0u+ v

    x= lim

    x0

    (u

    x+

    v

    x

    ).

    u/x v/x x 0 u(x) v(x). 2 u(x) + v(x):

    f (x) = u(x) + v(x).

    ., 0 1, :

    (sinx+ cosx) = (sinx) + (cosx) = cosx sinx,(x3 + 4 cosx 10) = (x3) + (4 cosx) + (10) = 3x2 4 sinx

    2, a, b, a+ b. , .

    11

  • ( 10 !).2. . (uv) = uv + uv.

    , . f(x) = u(x)v(x). :

    f = f(x+ x) f(x) = u(x+ x)v(x+ x) u(x)v(x) == (u(x) + u)(v(x) + v) u(x)v(x) == u(x)v(x) + v(x)u+ u(x)v + uv u(x)v(x) == v(x)u+ u(x)v + uv.

    :

    f (x) = limx0

    v(x)u+ u(x)v + uv

    x= lim

    x0

    (u

    xv(x) + u(x)

    v

    x+

    u

    xv

    ).

    u(x)v(x). u(x)v(x). u

    xv? u

    x u(x), v

    , v(x) x . . :

    f (x) = u(x)v(x) + u(x)v(x),

    . :

    (x2 sinx) = (x2) sinx+ x2(sinx) = 2x sinx+ x2 cosx.

    0:

    (cu) = cu+ cu = cu,

    c = 0.

    3. .(uv

    )=uv uv

    v2.

    .

    f(x) =u(x)

    v(x).

    :

    f =u(x+ x)

    v(x+ x) u(x)v(x)

    =u(x) + u

    v(x) + v u(x)v(x)

    =v(x)u u(x)vv(x)(v(x) + v)

    ,

    f

    x=v(x)u

    x u(x)v

    x

    v(x)(v(x) + v),

    f (x) = limx0

    v(x)ux u(x)v

    x

    v(x)(v(x) + v)=u(x)v(x) u(x)v(x)

    v2(x).

    v - v(x).

    12

  • , .

    (tg x) =(

    sinx

    cosx

    )=

    (sinx) cosx sinx(cosx)cos2 x

    =cos2 x+ sin2 x

    cos2 x,

    (tg x) =1

    cos2 x.

    ,

    (ctg x) = 1sin2 x

    .

    . , , - , , .

    , , u(x) = sin x v(x) =x. x (

    x v), ( v(x) u). :

    u(v(x)) = sinx.

    , u v. : x v, v(x) u.

    , , u , v . x , . :

    v(u(x)) =

    sinx.

    . () () . :

    (sinx) = cos

    x (x) = cosx 1

    2x,

    (

    sinx) =1

    2

    sinx (sinx) = 1

    2

    sinx cosx.

    :

    [(4x2 + 3x+ 2)5] = 5(4x2 + 3x+ 2)4 (4x2 + 3x+ 2) = 5(4x2 + 3x+ 2)4 (8x+ 3),[A sin(x+ )] = A cos(x+ ) (x+ ) = A cos(x+ ).

    , ? .

    4. . [u(v(x))] = u(v(x))v(x).

    f(x) = u(v(x)). :

    f = u(v(x+ x)) u(v(x)) = u(v(x) + v) u(v(x)),

    f

    x=u(v(x) + v) u(v(x))

    x=u(v(x) + v) u(v(x))

    v

    v

    x.

    13

  • x 0 v 0, u(v(x) + v) u(v(x))

    v u(v(x)).

    ,

    f (x) = limx0

    u(v(x) + v) u(v(x))v

    v

    x= u(v(x))v(x),

    .

    1.8

    y = f(x) (. 6) : A (x0, f(x0)) B (x0 + x, f(x0 + x))., f(x) A.

    y = f(x)

    A

    B

    C

    X

    Y

    x0

    f(x0)

    x0 + x

    f(x0 + x)

    x

    f

    y = kx+ b

    . 6. : f (x0) = tg = k

    AB . AB X . -, [0, 180); .

    AC BC X Y . , BAC = , AC = x BC = f ,

    f

    x=BC

    AC= tg. (18)

    x . f/x f (x0). ? B A, A.

    , , , tg tg ( )., :

    f (x0) = limx0

    f

    x= lim

    x0tg = tg. (19)

    14

  • , , k y = kx+ b. :

    f (x0) = tg = k. (20)

    , . , f(x) ? . 7.

    y = f(x)

    A

    B

    C

    X

    Y

    x0

    f(x0)

    x0 + x

    f(x0 + x)

    x

    f < 0

    . 7. f (x0) = tg = k

    , , -: f = BC. , BAC = 180 , tgBAC = tg. :

    f

    x= BC

    AC= tgBAC = tg.

    , (18). - (19) (20). , .

    . x0 , x0, , , k .

    1.9

    , y = f(x) - (x0, f(x0)). - , f(x) x0.

    y = kx + b, k b. k : k = f (x0). :

    y = f (x0)x+ b, (21)

    b.

    15

  • , (x0, f(x0)) , . (21):

    f(x0) = f(x0)x0 + b,

    b = f(x0) f (x0)x0.

    b (21):

    y = f (x0)x+ f(x0) f (x0)x0,

    y = f (x0)(x x0) + f(x0). (22)

    (22) . y = x2

    x0 = 3. : f(x0) = 9, f (x) = 2x, f (x0) = 6. (22):

    y = 6(x 3) + 9 = 6x 9.

    . y = 1/x . , -, , 2.

    1.10

    , , . , , - .

    , , - . : f(x) = |x| x = 0.

    X

    Y

    A

    B

    y = f(x)

    x1 x2

    . 8.

    , . , , . 8, x1 x2.

    , - x1 x2. , A B - ( - ). A B . , , , , - .

    ( ) . , . , , .

    16

  • , , , . , , , , . . 9.

    X

    Y

    C

    x0

    y = f(x)

    . 9. ,

    C , X. = 90, tg . , f (x0).

    (22), - . 9 . : x = x0.

    . y = 3x (0, 0).

    1.11

    , , . .

    . 10 y = f(x) x1 x2.

    X

    y = f(x)

    x1

    1x2

    2

    . 10. : f (x1) > 0, f (x2) < 0

    x1 . , x1 1 X. ; , - x1:

    f (x1) = tg1 > 0.

    x2 . x2 2 X. , x2:

    f (x2) = tg2 < 0.

    17

  • .

    . -, .

    . , .

    , , . , :-)

    . ,,

    f(x) = x3 3x., , .

    :f (x) = 3x2 3 = 3(x+ 1)(x 1).

    (. 11).

    X11+ +

    . 11. f(x) = x3 3x

    , (,1] [1,+) - [1, 1]. . - : f(1) = 2,f(1) = 2, (. 12):

    X

    Y

    1

    2

    1

    2

    y = x3 3x

    . 12. f(x) = x3 3x

    1 1 -? . , - , .

    18

  • , - .

    .

    1. . . 13 x = a f(x): a , .

    X

    Y

    y = f(x)

    M

    a

    . 13.

    M , X. f (a) = 0. a : -. , (+) () .

    2. . . 14 x = b f(x): b , .

    X

    Y

    y = f(x)

    N

    b

    . 14.

    N . f (b) = 0. b : . () (+) . . -, ; .

    19

  • 3. . . 15. S , f (c) = 0.

    X

    Y

    y = f(x)

    S

    c

    . 15.

    x = c : , . (+), . , , ., x = c .

    . .

    , - .

    . , x = 0 :

    ) f(x) = 2x;) f(x) = x2 + 5;) f(x) = 1/x;) f(x) = |x|;) f(x) = x3;) f(x) =

    x;

    ) f(x) = 3x.

    . sinx cosx. , tg x .

    :

    f(x) = x4 4x3. , , , .

    : D(f) = R. :

    f (x) = 4x3 12x2 = 4x2(x 3). x : x = 0 x = 3. - , .

    20

  • . (. 16).

    X30

    +

    . 16. f(x) = x4 4x3

    x = 0 : (, 0], [0, 3]. x = 0 .

    x = 3 () (+). - [3,+) , x = 3 . : f(3) = 27.

    X:

    x4 4x3 = 0 x3(x 4) = 0., X x = 0 ( ) x = 4. (. 17):

    X

    Y

    3

    27

    y = x4 4x3

    40

    . 17. f(x) = x4 4x3

    1.12

    (2) :

    limt0

    (1 + t)1/t = e = 2,718281828459045 . . . (23)

    . :

    1,110, 1,01100, 1,0011000, . . .

    , (23), e .

    21

  • e , . : 2,7, , :-)

    . - . (23) , t (1 + t)1/t e;, 1 + t et; , et 1 t; , (et 1)/t 1. ,

    limt0

    et 1t

    = 1. (24)

    e , , . e ? , ex ( ) :

    (ex) = ex. (25)

    . :

    (ex) = limx0

    ex+x exx

    = limx0

    ex(ex 1)x

    = ex limx0

    ex 1x

    = ex,

    , (24).

    e. ln:

    lnx = loge x.

    - ax. , a = eln a:

    (ax) = (ex ln a) = ex ln a(x ln a) = ax ln a.

    :

    (ax) = ax ln a.

    ? . y = lnx. x:

    x = ey,

    x :

    1 = eyy.

    y =

    1

    ey=

    1

    x.

    ,

    (lnx) =1

    x.

    (13). :

    (xa) = (ea lnx) = ea lnx(a lnx) = xa ax

    = axa1.

    22

  • 2 , , .

    -, . , ? , ., x(t) v(t) :

    x(t) = 1 + 12t 3t2, (26)v(t) = 12 6t. (27)

    , t, x .

    -, . , :

    x(t) x(t). (28)

    , , :

    x(t) dx

    dt(29)

    ( ). (29).

    :dx

    dt= lim

    t0x

    t= lim

    t0x(t+ t) x(t)

    t, (30)

    , dt, dx x(t). , ; .

    , , (29) . dx dt. dt , dx/dt (30) .

    , , , dx, dt, . . .

    (26) , (28) (29):

    x(t) = 1 + 12t 3t2 x(t) = ddt

    (1 + 12t 3t2) = 12 6t.

    ( ddt

    .)

    , (27). , .

    23

  • 2.1

    , (27) , -. , t < 2, t = 2 t > 2.

    ? : , vx X. (27) :

    vx = 12 6t. (31)

    , , . , vx X:

    vx > 0 X ;vx < 0 X.

    (, vx = 3 /, , 3 / , X.)

    (31) : t < 2 X ; t = 0 ; t > 2 , , X.

    , v. - .

    1. X, dx , dt.

    x =dx

    dt= v.

    2. X, dx < 0. dt dx, dx/dt = v

    x =dx

    dt= v.

    , vx = v, vx = v. :

    x = vx, (32)

    : .

    , () . :

    x > 0 vx > 0 X x ;x < 0 vx < 0 X x .

    2.2

    . . , .

    24

  • , , v0 = 2 / v = 14 / t = 3 . :

    a =v v0t

    , (33)

    :

    a =14 2

    3= 4

    2.

    , 4 /. , , , v0 = 14 / v = 2 /

    t = 3 c? (33) :

    a =2 14

    3= 4

    2.

    , , 4 /. , ? , ,

    , . - : (33) t dt, v v0 dv dt, - :

    a =dv

    dt= v. (34)

    , , . (34), , , . -

    , , (34) a = v = 0. , , -. (34) .

    C , . -, . , .

    X. : X X .

    1. ~a X (. 18). X -: ax > 0.

    X

    ~a

    . 18. ax > 0

    X. :

    (vx > 0), : . vx .

    (vx < 0), : -. , vx, , .

    25

  • , ax > 0, vx , .

    2. ~a X (. 19). X : ax < 0.

    X

    ~a

    . 19. ax < 0

    X. :

    (vx > 0), : . vx .

    (vx < 0), : -. vx, , .

    , ax < 0, vx , - - , .

    ax (-) vx (34):

    ax =dvxdt

    = vx. (35)

    ax vx. , vx x. ax - x:

    ax = x. (36)

    . (26):

    x = 1 + 12t 3t2

    ( , ). , :

    vx = x = 12 6t,ax = vx = 6.

    , 6 /2. , X.

    , - (, , ~a = const). .

    , - , .

    . :

    x = 2 + 3t 4t2 + 5t3.

    26

  • :

    vx = x = 3 8t+ 15t2,ax = vx = 8 + 30t.

    : .

    . X :

    x = 5 sin 2t.

    , , 5 5. , .

    :

    vx = x = 5 cos 2t 2 = 10 cos 2t,ax = vx = 20 sin 2t.

    , .

    2.3

    (32) (35) , . , , .

    , ~u(t), . , .

    () . - ~u t :

    ~u = ~u(t+ t) ~u(t). , . - ~u . 20.

    ~u(t)

    ~u(t+ t)

    ~u

    . 20.

    t , ~u (, , ). t 0 ~u/t , ~u:

    d~u

    dt= lim

    t0~u

    t= lim

    t0~u(t+ t) ~u(t)

    t. (37)

    , ~u ; , (37). , , .

    27

  • , d~u/dt . , - ~u, dt. , ; .

    d~u/dt , - dt, d~u ~u. dt (37) , .

    , OXY . : , .

    6.1 , ~u - ~i, ~j - OXY :

    ~u = ux~i+ uy~j.

    ux uy ~u , ~u (. 21).

    ux

    uy

    ~i

    ~j

    ~u

    O X

    Y

    . 21. ~u = ux~i+ uy~j

    ~u , , ux uy :

    ~u(t) = ux(t)~i+ uy(t)~j.

    t+ t :

    ~u(t+ t) = ux(t+ t)~i+ uy(t+ t)~j.

    ~u :

    ~u = ~u(t+ t) ~u(t) = (ux(t+ t) ux(t))~i+ (uy(t+ t) uy(t))~j = ux ~i+ uy ~j.

    , :~u

    t=

    uxt

    ~i+uyt

    ~j.

    28

  • t 0, ~u :d~u

    dt= ux~i+ uy~j. (38)

    , ~u (ux, uy), d~u/dt ~u, (ux, uy).

    2.4 -

    , M OXY (. 22). - M , , .

    X

    Y

    O

    M

    ~r

    ~v

    x

    y

    ~i

    ~j

    . 22.d~r

    dt= ~v

    - M ~r =OM , -

    , M . - .

    , - , . , -.

    M x y. , - ~r (x, y), :

    ~r = x~i+ y~j.

    (38):d~r

    dt= x~i+ y~j.

    , x = vx y = vy. :d~r

    dt= vx~i+ vy~j.

    ~v M . :d~r

    dt= ~v. (39)

    : - -.

    , . . .

    29

  • 2.5

    , ~v. :

    ~v = vx~i+ vy~j,

    (38):d~v

    dt= vx~i+ vy~j.

    , vx = ax vy = ay. :

    d~v

    dt= ax~i+ ay~j.

    ~a M :

    d~v

    dt= ~a. (40)

    , .

    , (39) (40) . ; , , - .

    , , . - , , . ( -, z-).

    30

    -