Mathematica數學實驗 極限和導數

2022-10-12 10:42:07 字數 3684 閱讀 3289

教師指導實驗4

實驗名稱:極限和導數的運算

一、問題:求一元函式的極限和導數。

二、實驗目的:

學會使用mathematica求數列和一元函式的極限(包括左極限、右極限),會求一元函式的導數,及利用導函式求原函式的單調區間和極值。

三、預備知識:本實驗所用的mathematica命令提示

1、limit[f,x→x0] 求函式f(x) 在x→x0時的極限;

2、limit[f,x→x0,direction→-1] 求函式f(x) 在x→x0時的右極限;

limit[f,x→x0,direction→1] 求函式f(x) 在x→x0時的左極限;

3、d[f, var] 求函式f(x) 對自變數var的導數;

setattributes[k,constant] 設定k為常數;

4、findminimum[f, ] 從x0出發求函式f(x)的乙個極小值點和極小值。

四、實驗的內容和要求:

1、求數列的極限、;

2、求函式的極限、;

3、求下列函式的導數;、、

4、求函式的導數,求其單調區間和極值。

五、操作提示

1、求數列的極限、;

in[1]:= limit[,n->infinity]

out[1]= e

in[2]:= limit[,n->]

out[2]= 1

2、求函式的極限、;

in[3]:= limit[,x->0]

out[3]= 1

in[4]:= limit[tan[x],x->pi/2,direction->-1]

out[4]= -

in[5]:= limit[x(e^-1),x->infinity]

out[5]= 1

3、求下列函式的導數;、、

in[6]:= d[sin[x]^n cos[nx],x]

out[6]= ncos[nx]cos[x]sin[x]-1+n

in[7]:= (cos[x]^2 log[x])

(注:可以在基本輸入輸出模板中輸入)

out[7]= 2cos[x]log[x]sin[x]

in[8]:= d[f[sin[x]^2]+f[cos[2x]]]

out[8]= -2sin[2x]f』[cos[2x]]+2cos[x]sin[x]f』[sin[x]2]

4、求函式的導數,求其單調區間和極值。

in[9]:= f[x_]:=2log[x]–x2

in[10]:= d[f[x],x]

out[10]= 2x

in[11]:= solve[d[f[x],x]==0,x]

out[11]= ,}

in[12]:=

out[13]= 0in[14]:= findminimum[-f[x],]

out[14]= }

(注:由於mathematica 4.0沒有求f(x)極大值的函式,但可以通過求-f(x)的極小值求f(x)極大值,以上的輸出結果表明當x=1時,函式有極大值1)

in[15]:= findminimum[-f[x],]

findminimum::fmnum:objective function

-14.4095+6.28319i is not real at =

out[15]= findminimum[-f[x],]

(注:由於f(x)沒有極大值,mathematica便給出資訊,以輸入形式輸出)

in[16]:= plot [f[x],,aspectratio->1,

axeslabel->,plotstyle->rgbcolor[1,0,0]

out[16]= -graphics-

學生練習實驗4

實驗名稱:極限和導數的運算

一、問題:求一元函式的極限和導數。

二、實驗目的:

學會使用mathematica求數列和一元函式的極限(包括左極限、右極限),會求一元函式及復合函式的導數,利用導函式求原函式的單調區間和極值。

三、實驗的內容和要求:

1、求數列的極限;(為常數)、(為常數);

2、求函式的極限、;

3、求下列函式的導數;、、

4、求函式的導數,求其單調區間和極值。

四、操作提示

1、求數列的極限;、(為常數);

in[1]:= setattributes[k,constant]

in[2]:= limit[^(k n),n->]

out[2]=

in[3]:= limit[,n->infinity]

out[3]= k

2、求函式的極限、;

in[4]:= limit[,x->0]

out[4]=

in[5]:= limit[tan[x],x->pi/2,direction->-1]

out[5]= -

in[6]:= limit[,x->pi/4]

out[6]=

3、求下列函式的導數;、、

in[7]:= d[,x]

out[7]=

in[8]:= d[e^-sin,x]

out[8]=

in[8]:= d[log[2,f[sin[x]]],x]

out[8]=

4、求函式的導數,求其單調區間和極值。

in[9]:= f[x_]:=

in[10]:= d[f[x],x]

out[10]=

in[11]:= solve[d[f[x],x]==0,x]

out[11]= ,}

in[12]:=

out[13]= -1in[14]:= findminimum[f[x],]

out[14]= }

in[15]:= findminimum[-f[x],]

out[15]= }

in[16]:= plot [f[x],,plotrange->,

aspectratio->1/3, plotpoint->500,

out[16]= -graphics-

in[17]:= g[x_]:=

in[18]:= d[g[x],x]

out[18]=

in[19]:= solve[d[g[x],x]==0,x]

out[19]=

in[20]:= inequalitysolve[d[g[x],x]<=0,x]

out[20]=

in[21]:= findminimum[g[x],]

out[21]= }

in[22]:= findminimum[g[x],]

out[22]= }

in[23]:= findminimum[-g[x],]

out[23]=

in[24]:= plot[g[x],,plotrange->,

aspectratio->1/2, plotpoint->500,

plotstyle->]

out[24]= -graphics-

in[25]:= h[x_]:=

in[26]:= plot[h[x],,plotrange->,

aspectratio->1, plotpoint->500,

plotstyle->]

out[26]= -graphics-

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