3. Понятие дифференциала функции.
Рассмотрим функцию
дифференцируемую в данной точке х. Приращение
такой функции в точке х может быть представлено в виде (5.7).
Заметим, что приращение (5.7) представляет собой сумму двух слагаемых, первое из которых
линейно относительно
а второе а
является в точке
бесконечно малой фуцкцией более высокого порядка, чем
Если число А, равное согласно теореме 5.1 производной
отлично от нуля, то указанное первое слагаемое
представляет собой главную часть приращения А у дифференцируемой функции
Эта главная часть приращения является линейной однородной функцией аргумента
и называется дифференциалом функции
В случае, если
дифференциал функции по определению считается равным нулю.
Итак, дифференциалом функции
в данной фиксированной точке х, отвечающим приращению аргумента
называется число, обозначаемое символом
и равное
В случае
это число представляет собой главную часть приращения А у функции
линейную и однородную относительно приращения аргумента
Сразу же отметим, что дифференциал
и приращение А у функции
в данной точке х, оба отвечающие одному и тому же приращению аргумента
вообще говоря, не равны друг другу.
Это легко уяснить из рассмотрения графика функции
(рис. 5.2). Пусть М и Р — точки графика функции
отвечающие значениям аргумента, соответственно равным
касательная к графику в точке
— точка пересечения касательной
с прямой
Тогда приращение А у функции
в точке х, отвечающее приращению аргумента
очевидно, равно величине отрезка
в то время как дифференциал
этой функции в точке х, отвечающий тому же самому
равен величине отрезка
(Это сразу вытекает из формулы (5.11) и из того, что в прямоугольном
Рис. 5.2
треугольнике
величина отрезка
равна
а тангенс угла
равен
Ясно, что величины отрезков
являются, вообще говоря, различными.
Весьма удобно ввести в рассмотрение понятие дифференциала аргумента х. При этом следует различать два случая: 1) случай, когда указанный аргумент х представляет собой независимую переменную, 2) случай, когда аргумент х сам является дифференцируемой функцией вида
некоторой новой пере" менной
которую мы можем считать независимой.
Договоримся для случая, когда аргумент х является независимой переменной, отождествлять дифференциал этого аргумента с его приращением
т. е. считать, что
В силу этой договоренности равенство (5.11) принимает вид
Таким образом, для случая, когда аргумент х является независимой переменной, для дифференциала функции
справедливо представление (5.12).
Ниже в
§ 3 мы докажем, что представление (5.12) носит универсальный характер и справедливо также и в случае, когда аргумент х не является независимой переменной, а является дифференцируемой функцией вида
некоторой независимой переменной
. (В этом случае в формуле (5.12) величину
нельзя считать равной
ибо в силу сказанного выше она равна