Конечно, давайте решим заданные задачи.
Задача 2
Дано: ( f(x) = x^3 - 3x^2 + 5x + 3 )
а) Найдите ( f'(x) ):
Применим правила дифференцирования:
- Производная от ( x^n ) равна ( nx^{n-1} ).
- Производная от суммы функций равна сумме их производных.
Таким образом:
[ f'(x) = \frac{d}{dx}(x^3) - \frac{d}{dx}(3x^2) + \frac{d}{dx}(5x) + \frac{d}{dx}(3) ]
Рассчитаем каждую производную по отдельности:
- ( \frac{d}{dx}(x^3) = 3x^2 )
- ( \frac{d}{dx}(3x^2) = 3 \cdot 2x = 6x )
- ( \frac{d}{dx}(5x) = 5 )
- ( \frac{d}{dx}(3) = 0 ) (производная постоянной равна нулю)
Сложим эти производные:
[ f'(x) = 3x^2 - 6x + 5 ]
б) Найдите ( f'(-1) ):
Теперь подставим ( x = -1 ) в найденную производную:
[ f'(-1) = 3(-1)^2 - 6(-1) + 5 ]
[ f'(-1) = 3 \cdot 1 + 6 + 5 ]
[ f'(-1) = 3 + 6 + 5 = 14 ]
Задача 3
Дано: ( f(x) = e^x \cos(x) )
а) Найдите ( f'(x) ):
Здесь применим правило произведения для нахождения производной от произведения двух функций: ( (u \cdot v)' = u' \cdot v + u \cdot v' ).
Пусть ( u = e^x ) и ( v = \cos(x) ).
Найдём производные ( u ) и ( v ):
- ( u' = \frac{d}{dx}(e^x) = e^x )
- ( v' = \frac{d}{dx}(\cos(x)) = -\sin(x) )
Теперь применим правило произведения:
[ f'(x) = u' \cdot v + u \cdot v' ]
[ f'(x) = e^x \cdot \cos(x) + e^x \cdot (-\sin(x)) ]
[ f'(x) = e^x \cos(x) - e^x \sin(x) ]
[ f'(x) = e^x (\cos(x) - \sin(x)) ]
б) Найдите ( f'(0) ):
Подставим ( x = 0 ) в найденную производную:
[ f'(0) = e^0 (\cos(0) - \sin(0)) ]
[ f'(0) = 1 (1 - 0) ]
[ f'(0) = 1 ]
Задача 4
Дано: ( f(x) = \frac{x^2 + 2}{x - 3} )
а) Найдите ( f'(x) ):
Здесь применим правило производной частного: ( \left( \frac{u}{v} \right)' = \frac{u'v - uv'}{v^2} ).
Пусть ( u = x^2 + 2 ) и ( v = x - 3 ).
Найдём производные ( u ) и ( v ):
- ( u' = \frac{d}{dx}(x^2 + 2) = 2x )
- ( v' = \frac{d}{dx}(x - 3) = 1 )
Теперь применим правило производной частного:
[ f'(x) = \frac{u'v - uv'}{v^2} ]
[ f'(x) = \frac{(2x)(x - 3) - (x^2 + 2)(1)}{(x - 3)^2} ]
Рассчитаем числитель:
[ (2x)(x - 3) - (x^2 + 2) = 2x^2 - 6x - x^2 - 2 ]
[ = x^2 - 6x - 2 ]
Следовательно:
[ f'(x) = \frac{x^2 - 6x - 2}{(x - 3)^2} ]
б) Найдите ( f'(4) ):
Подставим ( x = 4 ) в найденную производную:
[ f'(4) = \frac{4^2 - 6 \cdot 4 - 2}{(4 - 3)^2} ]
[ f'(4) = \frac{16 - 24 - 2}{1} ]
[ f'(4) = \frac{-10}{1} ]
[ f'(4) = -10 ]
Таким образом, все задачи решены.