Для начала, давайте вспомним, что первообразная функции ( f(x) ) это такая функция ( F(x) ), производная которой равна ( f(x) ). То есть, нам нужно проверить, действительно ли ( F(x) = x - \frac{1}{x} ) является первообразной для функции ( f(x) = 1 + \frac{x^2}{x^2} ).
Сначала упростим функцию ( f(x) ):
[
f(x) = 1 + \frac{x^2}{x^2} = 1 + 1 = 2
]
Теперь у нас есть:
- ( F(x) = x - \frac{1}{x} )
- ( f(x) = 2 )
Теперь найдем производную ( F(x) ):
[
F'(x) = \frac{d}{dx}\left(x - \frac{1}{x}\right)
]
Используем правило дифференцирования для каждого слагаемого:
- Производная ( x ) равна 1.
- Для производной ( -\frac{1}{x} ) используем правило производной (для дробей):
[
\frac{d}{dx} \left(-\frac{1}{x}\right) = -\left(-x^{-2}\cdot 1\right) = \frac{1}{x^2}
]
Следовательно, производная ( F'(x) ):
[
F'(x) = 1 + \frac{1}{x^2}
]
Однако это не равно ( f(x) = 2 ). Значит, функция ( F(x) ) не является первообразной для ( f(x) ).
Теперь давайте проанализируем полученные результаты:
- Вычисления показали, что ( F'(x) = 1 + \frac{1}{x^2} ), что означает, что первообразная ( F(x) ) не производит ( f(x) = 2 ), так как ( F'(x) ) не равна ( f(x) ) в общем случае.
Следовательно, функция ( F(x) = x - \frac{1}{x} ) не является первообразной для функции ( f(x) = 2 ) на заданном интервале ( x \in (-\infty, 0) \cup (0, +\infty) ).
Вывод:
Функция ( F(x) = x - \frac{1}{x} ) не является первообразной для функции ( f(x) = 1 + \frac{x^2}{x^2} ) (или ( f(x) = 2 )), так как их производные не совпадают.