Алгебра · 10 класс4 четвертьТема 10ГОСО РК 2026Базовый

Производная функции и её смысл

Приращение аргумента и функции, определение производной, геометрический смысл (угловой коэффициент касательной) и физический смысл (мгновенная скорость).

Время изучения~75 минтеория + практика
Разделы темы5 разд.пошаговый разбор
Тест темы2 вопр.с мгновенным ответом
СОР / СОЧ4 четвертьдескрипторы ГОСО

Пусть функция y = f(x) определена в некоторой окрестности точки x₀. Разность Δx = x - x₀ называют приращением аргумента в точке x₀ (при этом x = x₀ + Δx). Разность соответствующих значений функции называют приращением функции: Δy = Δf = f(x₀ + Δx) - f(x₀). Приращение аргумента Δx может быть как положительным (шаг вправо), так и отрицательным (шаг влево). Отношение Δy / Δx показывает среднюю скорость изменения функции на отрезке [x₀; x₀ + Δx].

Δx = x - x₀

Приращение аргумента

Смещение по горизонтальной оси от базовой точки x₀.
Δy = f(x₀ + Δx) - f(x₀)

Приращение функции

Вертикальный отклик графика на горизонтальный шаг Δx.

Разностное отношение

Дробь Δy / Δx геометрически равна угловому коэффициенту секущей, проходящей через точки (x₀; f(x₀)) и (x₀ + Δx; f(x₀ + Δx)).

Шаг 1
Фиксация точки x₀ и шага Δx
Задают исходную точку и величину изменения аргумента.
Шаг 2
Вычисление f(x₀ + Δx)
Находят новое значение функции.
Шаг 3
Вычитание f(x₀)
Получают разность Δy = f(x₀ + Δx) - f(x₀).
Определения приращений
Δx=x−x0;Δy=f(x0+Δx)−f(x0);ΔyΔx— средняя скорость\Delta x = x - x_0;\quad \Delta y = f(x_0 + \Delta x) - f(x_0);\quad \frac{\Delta y}{\Delta x} \text{— средняя скорость}

Производной функции y = f(x) в точке x₀ называют предел отношения приращения функции Δy к приращению аргумента Δx при стремлении приращения аргумента к нулю (Δx → 0): f'(x₀) = lim_{Δx→0} (Δy / Δx) = lim_{Δx→0} (f(x₀ + Δx) - f(x₀)) / Δx. Если этот предел существует и конечен, функцию называют дифференцируемой в точке x₀, а операцию нахождения производной — дифференцированием. Если функция дифференцируема в точке x₀, она обязательно непрерывна в этой точке (обратное неверно: y = |x| непрерывна в 0, но не дифференцируема).

f'(x₀) = lim (Δy / Δx)

Определение производной

Мгновенная скорость изменения функции в конкретной точке x₀.
Дифференцируемость

Гладкость функции

Существование конечной производной исключает изломы графика.

Точки излома и вертикальные касательные

В точках острых изломов (как у y = |x| при x = 0) или в точках с вертикальной касательной (как у y = ∛x при x = 0) производная не существует.

Шаг 1
Запись выражения f(x₀ + Δx)
Подставляют x₀ + Δx в формулу функции.
Шаг 2
Составление дроби Δy / Δx
Упрощают числитель и сокращают на Δx.
Шаг 3
Предельный переход Δx → 0
Устремляют Δx к 0 и получают значение f'(x₀).
Классическое определение производной Лейбница и Коши
f′(x0)=lim⁡Δx→0f(x0+Δx)−f(x0)Δxf'(x_0) = \lim_{\Delta x \to 0} \frac{f(x_0 + \Delta x) - f(x_0)}{\Delta x}

Геометрический смысл производной: значение производной f'(x₀) равно угловому коэффициенту k касательной прямой, проведенной к графику функции y = f(x) в точке с абсциссой x₀, то есть тангенсу угла наклона α этой касательной к положительному направлению оси Ox: k = tg α = f'(x₀). Уравнение касательной прямой в точке (x₀; f(x₀)) имеет канонический вид: y = f(x₀) + f'(x₀)(x - x₀).

k = tg α = f'(x₀)

Геометрический смысл

Производная задает наклон касательной к оси абсцисс.
y = f(x₀) + f'(x₀)(x - x₀)

Уравнение касательной

Линейное приближение графика функции в окрестности точки.

Горизонтальная касательная

В точках экстремума (вершина параболы, пики синусоиды) касательная горизонтальна (α = 0°), поэтому f'(x₀) = tg 0° = 0.

Шаг 1
Вычисление f(x₀)
Находят ординату точки касания y₀ = f(x₀).
Шаг 2
Нахождение производной f'(x₀)
Дифференцируют f(x) и подставляют точку x₀.
Шаг 3
Подстановка в уравнение касательной
Записывают y = y₀ + k(x - x₀) и приводят к виду y = kx + b.
Уравнение касательной к графику функции
y−y0=f′(x0)(x−x0)  ⟺  y=f(x0)+f′(x0)(x−x0)y - y_0 = f'(x_0)(x - x_0) \iff y = f(x_0) + f'(x_0)(x - x_0)

Физический смысл производной: если материальная точка движется прямолинейно по закону s = s(t), где s — координата (путь), а t — время, то производная пути по времени равна мгновенной скорости точки в момент времени t: v(t) = s'(t). Вторая производная пути по времени (производная скорости) равна мгновенному ускорению точки: a(t) = v'(t) = s''(t). В других физических процессах производная выражает силу тока I(t) = q'(t), теплоемкость C = dQ/dT и др.

v(t) = s'(t)

Мгновенная скорость

Первая производная пути по времени.
a(t) = v'(t) = s''(t)

Мгновенное ускорение

Вторая производная пути (первая производная скорости).

Момент остановки тела

Тело мгновенно останавливается или меняет направление движения в момент, когда его скорость равна нулю: v(t) = s'(t) = 0.

Шаг 1
Запись закона движения s(t)
Фиксируют аналитическую формулу пути.
Шаг 2
Дифференцирование s(t)
Находят функцию скорости v(t) = s'(t).
Шаг 3
Подстановка момента времени t₀
Вычисляют мгновенную скорость v(t₀).
Механические соотношения производных
v(t)=s′(t)=lim⁡Δt→0ΔsΔt;a(t)=v′(t)=s′′(t)v(t) = s'(t) = \lim_{\Delta t \to 0} \frac{\Delta s}{\Delta t};\quad a(t) = v'(t) = s''(t)

Опираясь на определение производной через предел разностного отношения, получают формулы производных базовых функций: 1) Константа: (C)' = 0; 2) Линейная: (x)' = 1, (kx + b)' = k; 3) Степенная: (xⁿ)' = n · xⁿ⁻¹ (для любого n ∈ ℝ); 4) Квадратный корень: (√x)' = 1 / (2√x); 5) Обратная пропорциональность: (1/x)' = -1 / x²; 6) Тригонометрические функции: (sin x)' = cos x, (cos x)' = -sin x, (tg x)' = 1 / cos²x, (ctg x)' = -1 / sin²x.

(xⁿ)' = n · xⁿ⁻¹

Степенное правило

Степень выносится множителем, а показатель уменьшается на 1.
(sin x)' = cos x

Производная синуса

Синус переходит в косинус; производная косинуса равна -sin x.

Знак минус у косинуса

Не забывайте знак минус в производной косинуса: (cos x)' = -sin x. Функция cos x убывает в I четверти, поэтому её производная отрицательна!

Шаг 1
Определение типа элементарной функции
Идентифицируют степень, константу или тригонометрию.
Шаг 2
Выбор формулы из таблицы
Применяют соответствующую производную.
Шаг 3
Алгебраическое упрощение
Приводят результат к компактной форме.
Опорная таблица производных
(C)′=0;(xn)′=nxn−1;(sin⁡x)′=cos⁡x;(cos⁡x)′=−sin⁡x(C)' = 0;\quad (x^n)' = n x^{n-1};\quad (\sin x)' = \cos x;\quad (\cos x)' = -\sin x
Ваш прогресс по теме25%
Шпаргалка формул10 класс
Степень с рациональным показателем:
am/n=nama^{m/n} = ^n\sqrt{a^m}
Тождество с корнем n-й степени:
ⁿ√(a · b) = ⁿ√a · ⁿ√b; ⁿᵏ√(aᵐᵏ) = ⁿ√(aᵐ)
Формулы синуса и косинуса сложения:
sin(α±β)=sinαcosβ±cosαsinβ;cos(α±β)=cosαcosβ∓sinαsinβsin(α \pm β) = sin α cos β \pm cos α sin β;\quad cos(α \pm β) = cos α cos β ∓ sin α sin β
Формулы двойного угла:
sin2α=2sinαcosα;cos2α=cos2α−sin2α=2cos2α−1sin 2α = 2 sin α cos α;\quad cos 2α = cos^2α - sin^2α = 2 cos^2α - 1
Следующая тема

Показательная функция, её свойства и график

Перейти к теме →