Дифференциалом функции
называется главная (линейная по
) часть приращения функции. Чтобы понять данное определение, рассмотрим следующий рисунок.
На рисунке изображён график функции
и
касательной
к ней в точке
.
Дадим аргументу функции
некоторое приращение
,
тогда функция
также получит некоторое приращение
.
Величина
называется
дифференциалом функции
.
При этом, из графика следует, что
равно приращению ординаты касательной, проведённой в точке
к функции
.
Именно поэтому дифференциалом называют линейную часть приращения функции, т.е. приращение ординаты касательной.
Из рисунка следует, что угол наклона касательной
,
который она образует с положительным направлением оси
и
– равны. Кроме того, тангенс угла наклона касательной равен значению производной функции в точке касания:
Из треугольника
следует, что:
Таким образом, дифференциал функции выражается следующей формулой:
Рассмотрим ещё такой момент: из рисунка следует, что
, причем
. Причем, чем меньше
, тем меньший вклад в величину
вносит значение
. Т.е. при достаточно малых значениях
, можно считать, что
. Данное соотношение позволяет вычислять приближенное значение функции в точке
, если известно её значение в точке
.
Дифференциал высшего порядка (например порядка
) определяется как дифференциал от дифференциала
-ого порядка:
Например, дифференциал второго порядка вычисляется следующим образом:
Аналогичным образом получаем формулу для вычисления дифференциала
-ого порядка:
где
–
-ая производная функции
по переменной
.
Пару слов стоит сказать о вычислении дифференциала функции многих переменных, который в этом случае называется
полным дифференциалом. Полный дифференциал функции, зависящей от
-переменных
определяется по формуле:
Выражения для дифференциалов высших порядков функции многих переменных можно получить исходя из общей формулы:
В общем случае, для возведения суммы в
-ую степень необходимо воспользоваться формулой бинома Ньютона. Рассмотрим процесс получения формулы полного дифференциала второго порядка функции двух переменных:
Наш онлайн калькулятор способен вычислить дифференциалы разных порядков для любых функций одной или нескольких переменных с описанием подробного решения на русском языке.
| bold{mathrm{Basic}} | bold{alphabetagamma} | bold{mathrm{ABGamma}} | bold{sincos} | bold{gedivrightarrow} | bold{overline{x}spacemathbb{C}forall} | bold{sumspaceintspaceproduct} | bold{begin{pmatrix}square&square\square&squareend{pmatrix}} | bold{H_{2}O} | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Подпишитесь, чтобы подтвердить свой ответ
Подписаться
Войдите, чтобы сохранять заметки
Войти
Номер Строки
Примеры
-
линейный:2y’-y=4sin(3t)
-
линейный:ty’+2y=t^2-t+1
-
линейный:ty’+2y=t^2-t+1,:y(1)=frac{1}{2}
-
линейный:frac{dv}{dt}=10-2v
-
линейный:frac{dx}{dt}=5x-3
- Показать больше
Описание
Поэтапное решение обыкновенных линейных дифференциальных уравнений первого порядка
linear-first-order-differential-equation-calculator
ru
Блог-сообщения, имеющие отношение к Symbolab
Advanced Math Solutions – Ordinary Differential Equations Calculator, Separable ODE
Last post, we talked about linear first order differential equations. In this post, we will talk about separable…
Read More
Введите Задачу
Сохранить в блокнот!
Войти
Дифференциал функции
dy=f′(x)dx
Как видим, для нахождения дифференциала нужно умножить производную на dx. Это позволяет из таблицы формул для производных сразу записать соответствующую таблицу для дифференциалов.
Полный дифференциал для функции двух переменных: 
Полный дифференциал для функции трех переменных равен сумме частных дифференциалов: d f(x,y,z)=dxf(x,y,z)dx+dyf(x,y,z)dy+dzf(x,y,z)dz
- Решение онлайн
- Видеоинструкция
- Также решают
Примеры
≡ x^2/(x+2)
cos2(2x+π) ≡ (cos(2*x+pi))^2
≡ x+(x-1)^(2/3)
см. также Вычисление приближенно с помощью дифференциала
Определение. Функция y=f(x) называется дифференцируемой в точке x0, если ее приращение в этой точке можно представить в виде ∆y=A∆x + α(∆x)∆x, где A – константа, а α(∆x) – бесконечно малая при ∆x → 0.
Требование дифференцируемости функции в точке эквивалентно существованию производной в этой точке, причем A=f’(x0).
Пусть f(x) дифференцируема в точке x0 и f ‘(x0)≠0, тогда ∆y=f’(x0)∆x + α∆x, где α= α(∆x) →0 при ∆x→0. Величина ∆y и каждое слагаемое правой части являются бесконечно малыми величинами при ∆x→0. Сравним их: 
, то есть α(∆x)∆x – бесконечно малая более высокого порядка, чем f’(x0)∆x.
то есть ∆y~f’(x0)∆x. Следовательно, f’(x0)∆x представляет собой главную и вместе с тем линейную относительно ∆x часть приращения ∆y (линейная – значит содержащая ∆x в первой степени). Это слагаемое называют дифференциалом функции y=f(x) в точке x0 и обозначают dy(x0) или df(x0). Итак, для произвольных значений x
dy=f′(x)∆x. (1)
Полагают dx=∆x, тогда
dy=f′(x)dx. (2)
Пример. Найти производные и дифференциалы данных функций.
а) y=4tg2x
Решение:
дифференциал:
б)
Решение:
дифференциал:
в) y=arcsin2(lnx)
Решение:
дифференциал:
г)
Решение:
=
дифференциал:
Пример. Для функции y=x3 найти выражение для ∆y и dy при некоторых значениях x и ∆x.
Решение. ∆y = (x+∆x)3 – x3 = x3 + 3x2∆x +3x∆x2 + ∆x3 – x3 = 3x2∆x+3x∆x2+∆x3; dy=3x2∆x (взяли главную линейную относительно ∆x часть ∆y). В данном случае α(∆x)∆x = 3x∆x2 + ∆x3.
Дифференциальные уравнения по-шагам
Примеры дифференциальных уравнений
- Простейшие дифференциальные уравнения 1-порядка
-
y' + y = 0
-
y' - 5*y = 0
-
x*y' - 3 = 0
- Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными
-
(x-1)*y' + 2*x*y = 0
-
tan(y)*y' = sin(x)
- Линейные неоднородные дифференциальные уравнения 1-го порядка
-
y' + 7*y = sin(x)
- Линейные однородные дифференциальные уравнения 2-го порядка
-
3*y'' - 2*y' + 11y = 0
- Уравнения в полных дифференциалах
-
dx*(x^2 - y^2) - 2*dy*x*y = 0
- Решение дифференциального уравнения заменой
-
x^2*y' - y^2 = x^2
- Смена y(x) на x в уравнении
-
x^2*y' - y^2 = x^2
- Линейные дифференциальные уравнения 3-го порядка
-
y''' + 3*y'' + y' + 3y = 0
-
y''' + 2*y'' + y' = exp(-x)
-
y''' + 3*y'' + y' + 3y = sin(x) + 2
- Другие
-
-6*y - 5*y'' + y' + y''' + y'''' = x*cos(x) + sin(x)
Что умеет калькулятор дифференциальных уравнений?
- Детальное решение для:
- Обыкновенное дифференциальное уравнение
- Разделяемые переменные
- Уравнение Бернулли
- Уравнение в полных дифференциалах
- Дифференциальное уравнение первого порядка
- Дифференциальное уравнение второго порядка
- Дифференциальное уравнение третьего порядка
- Однородное дифференциальное уравнение
- Неоднородное дифференциальное уравнение
- Дифференциальные уравнения с заменой
- Система обыкновенных дифференциальных уравнений
- Строит графики множества решений
- Решает задачу Коши
- Классификация дифференциальных уравнений
- Примеры численных решений
Подробнее про Дифференциальные уравнения
.
Указанные выше примеры содержат также:
- модуль или абсолютное значение: absolute(x) или |x|
-
квадратные корни sqrt(x),
кубические корни cbrt(x) -
тригонометрические функции:
синус sin(x), косинус cos(x), тангенс tan(x), котангенс ctan(x) - показательные функции и экспоненты exp(x)
-
обратные тригонометрические функции:
арксинус asin(x), арккосинус acos(x), арктангенс atan(x),
арккотангенс acot(x) -
натуральные логарифмы ln(x),
десятичные логарифмы log(x) -
гиперболические функции:
гиперболический синус sh(x), гиперболический косинус ch(x),
гиперболический тангенс и котангенс tanh(x), ctanh(x) -
обратные гиперболические функции:
гиперболический арксинус asinh(x), гиперболический арккосинус acosh(x),
гиперболический арктангенс atanh(x), гиперболический арккотангенс acoth(x) -
другие тригонометрические и гиперболические функции:
секанс sec(x), косеканс csc(x), арксеканс asec(x),
арккосеканс acsc(x), гиперболический секанс sech(x),
гиперболический косеканс csch(x), гиперболический арксеканс asech(x),
гиперболический арккосеканс acsch(x) -
функции округления:
в меньшую сторону floor(x), в большую сторону ceiling(x) -
знак числа:
sign(x) -
для теории вероятности:
функция ошибок erf(x) (интеграл вероятности),
функция Лапласа laplace(x) -
Факториал от x:
x! или factorial(x) - Гамма-функция gamma(x)
- Функция Ламберта LambertW(x)
-
Тригонометрические интегралы: Si(x),
Ci(x),
Shi(x),
Chi(x)
Правила ввода
Можно делать следующие операции
- 2*x
- – умножение
- 3/x
- – деление
- x^2
- – возведение в квадрат
- x^3
- – возведение в куб
- x^5
- – возведение в степень
- x + 7
- – сложение
- x – 6
- – вычитание
- Действительные числа
- вводить в виде 7.5, не 7,5
Постоянные
- pi
- – число Пи
- e
- – основание натурального логарифма
- i
- – комплексное число
- oo
- – символ бесконечности
Решение дифференциальных уравнений
Данный онлайн калькулятор позволяет вычислять дифференциальные уравнения практически любого типа и порядка: линейные дифференциальные уравнения, с разделяемыми или неразделяемыми переменными, уравнения Бернулли и т.д. При этом у вас есть возможность решать уравнения в общем виде или получить частное решение соответствующее введенным вами начальным (граничным) условиям.
По умолчанию в уравнении функция y является функцией от переменной x. Однако вы можете задать своё обозначение переменной, если напишете, например, y(t) в уравнении, то калькулятор автоматически распознает, что y есть функция от переменной t. С помощью калькулятора вы сможете решать дифференциальные уравнения любой сложности и вида: однородные и неоднородные, линейные или нелинейные, первого порядка или второго и более высоких порядков, уравнения с разделяющимися или не разделяющимися переменными и т.д. Решение диф. уравнения даётся в аналитическом виде, имеет подробное описание. Дифференциальные уравнения очень часто встречаются в физике и математике. Без их вычисления невозможно решать многие задачи (особенно в математической физике).
Одним из этапов решения дифференциальных уравнений является интегрирование функций. Есть стандартные методы решений дифференциальных уравнений. Необходимо привести уравнения к виду с разделяющимися переменными y и x и отдельно проинтегрировать разделенные функции. Чтобы это сделать иногда следует провести определенную замену.
Синтаксис
основных функций:
xa: x^a
|x|: abs(x)
√x: Sqrt[x]
n√x: x^(1/n)
ax: a^x
logax: Log[a, x]
ln x: Log[x]
cos x: cos[x] или Cos[x]
sin x: sin[x] или Sin[x]
tg: tan[x] или Tan[x]
ctg: cot[x] или Cot[x]
sec x: sec[x] или Sec[x]
cosec x: csc[x] или Csc[x]
arccos x: ArcCos[x]
arcsin x: ArcSin[x]
arctg x: ArcTan[x]
arcctg x: ArcCot[x]
arcsec x: ArcSec[x]
arccosec x: ArcCsc[x]
ch x: cosh[x] или Cosh[x]
sh x: sinh[x] или Sinh[x]
th x: tanh[x] или Tanh[x]
cth x: coth[x] или Coth[x]
sech x: sech[x] или Sech[x]
cosech x: csch[x] или Csch[е]
areach x: ArcCosh[x]
areash x: ArcSinh[x]
areath x: ArcTanh[x]
areacth x: ArcCoth[x]
areasech x: ArcSech[x]
areacosech x: ArcCsch[x]
конъюнкция “И” ∧: &&
дизъюнкция “ИЛИ” ∨: ||
отрицание “НЕ” ¬: !
импликация =>
число π pi : Pi
число e: E
бесконечность ∞: Infinity, inf или oo
×
Пожалуйста напишите с чем связна такая низкая оценка:
×
Для установки калькулятора на iPhone – просто добавьте страницу
«На главный экран»
Для установки калькулятора на Android – просто добавьте страницу
«На главный экран»
