# DERIVATIVES OF ELEMENTARY INTERVAL FUNCTIONS

## Authors

• V. I. Levin Penza State Technological University, Penza, Russia, Russian Federation

## Keywords:

interval value, interval function, interval derivatives, interval computations, interval-differential calculus.

## Abstract

The article deals with some problems related to calculation of derivatives of interval-specified functions. These problems are relevant in the study of systems with any level of uncertainty (nondeterministic systems). Specifically we will speak about simple systems described by
elementary interval-specific functions. Accordingly we solved the problem of calculating derivatives of elementary interval-specified functions.
Previously obtained formulas and methods of finding of derivatives of interval-defined functions are used. Basic definitions related to the
derivatives of interval functions are given. We present formulas of two types that allow you to calculate interval derivatives. The first type
formulas express derivatives in the closed interval form, which requires computing using the apparatus of interval mathematics. But formulas
of the second type can express derivatives in the open interval form, i.e. in the form of two formulas. Formulas above expresses the lower and the upper limits of the interval representing the derivative. Here finding of the derivative of the interval-defined function is reduced to
computation of two ordinary certain functions. Using above mathematical apparatus we find derivatives of all elementary interval functions: interval constant, interval power function, interval exponential function, interval logarithmic function, interval natural-logarithmic function, interval trigonometric functions (sine, cosine, tangent, cotangent), interval inverse trigonometric functions (arcsine, arccosine, arctangent, arccotangent). Formulas of all derivatives are shown in form of an open interval. The difference between derivatives of interval elementary functions and the derivatives of exact functions (not interval) elementary functions is discussed

## References

Гнеденко Б. В. Курс теории вероятностей / Б. В. Гнеденко. – М. : Наука, 2004. – 451 с. 2. Заде Л. А. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений / Л. А. Заде. – М. : Мир, 1976. – 165 с. 3. Алефельд Г. Введение в интервальные вычисления / Г. Алефельд, Ю. Херцбергер. – М. : Мир, 1987. – 360 с. 4. Левин В. И. Интервальная производная и начала недетерминистского дифференциального исчисления / В. И. Левин // Онтология проектирования. – 2013. – № 4 (10). – С. 72–85. 5. Левин В. И. Интервально-дифференциальное исчисление и некоторые его применения / В. И. Левин // Информационные технологии. – 2014. – № 7. – С. 3–10. 6. Фихтенгольц Г. М. Курс дифференциального и интегрального исчисления. Т. 1. / Г. М. Фихтенгольц. – М. : Физматлит, 2001. – 616 с. 7. Левин В. И. Дифференциальное исчисление для интервально-определенных функций / В. И. Левин // Эвристические алгоритмы и распределенные вычисления. – 2015. – Т. 2, № 2. – С. 8–25. 8. Вощинин А. П. Оптимизация в условиях неопределенности / А. П. Вощинин, Г. Р. Сотиров. – М. : Изд-во МЭИ, 1989. – 224 с. 9. Ащепков Л. Т. Универсальные решения интервальных задач оптимизации и управления / Л. Т. Ащепков, Д. В. Давыдов. – М. : Наука, 2006. – 285 с. 10. Moore R. E. Interval Analysis / R. E. Moore. – N. Y. : Prentice-Hall, 1966. – 230 p. 11. Libura M. Integer Programming Problems with Inexact Objective Function / M. Libura // Control and Cybernetics. – 1980. – Vol. 9, No. 4. – P. 189–202. 12. Куржанский А. Б. Задача идентификации – теория гарантированных оценок / А. Б. Куржанский // Автоматика и телемеханика. – 1991. – № 4. – С. 3–26. 13. Hyvonen E. Constraint Reasoning Based on Interval Arithmetic: the Tolerance Propagation Approach / E. Hyvonen // Artificial Intelligence. – 1992. – Vol. 58. – P. 19. 14. Левин В. И. Расчет и анализ поведения неполностью определенных функций методом детерминизации / В.И. Левин // Радиоэлектроника, информатика, управление. – 2016. – № 2.– С. 46–55.