ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI

Podobne dokumenty
Wykłady z matematyki inżynierskiej EKSTREMA FUNKCJI. JJ, IMiF UTP

RACHUNEK RÓŻNICZKOWY FUNKCJI JEDNEJ ZMIENNEJ. Wykorzystano: M A T E M A T Y K A Wykład dla studentów Część 1 Krzysztof KOŁOWROCKI

VIII. Zastosowanie rachunku różniczkowego do badania funkcji. 1. Twierdzenia o wartości średniej. Monotoniczność funkcji.

22 Pochodna funkcji definicja

Wykład 11 i 12. Informatyka Stosowana. 9 stycznia Informatyka Stosowana Wykład 11 i 12 9 stycznia / 39

Pochodne funkcji wraz z zastosowaniami - teoria

Zadania z analizy matematycznej - sem. I Pochodne funkcji, przebieg zmienności funkcji

Fakt 3.(zastosowanie różniczki do obliczeń przybliżonych) Przy czym błąd, jaki popełniamy zastępując przyrost funkcji

Rachunek różniczkowy funkcji jednej zmiennej. 1 Obliczanie pochodnej i jej interpretacja geometryczna

Matematyka i Statystyka w Finansach. Rachunek Różniczkowy

Analiza Matematyczna I Wydział Nauk Ekonomicznych. wykład XI

Notatki z Analizy Matematycznej 3. Jacek M. Jędrzejewski

Pochodna funkcji. Pochodna funkcji w punkcie. Różniczka funkcji i obliczenia przybliżone. Zastosowania pochodnych. Badanie funkcji.

Funkcje dwóch zmiennych, pochodne cząstkowe

Wykład 6, pochodne funkcji. Siedlce

Pochodna funkcji odwrotnej

WKLĘSŁOŚĆ I WYPUKŁOŚĆ KRZYWEJ. PUNKT PRZEGIĘCIA.

Analiza matematyczna - pochodna funkcji 5.8 POCHODNE WYŻSZYCH RZĘDÓW

lim Np. lim jest wyrażeniem typu /, a

RACHUNEK RÓŻNICZKOWY FUNKCJI JEDNEJ ZMIENNEJ

Roksana Gałecka Okreslenie pochodnej funkcji, podstawowe własnosci funkcji różniczkowalnych

2. ZASTOSOWANIA POCHODNYCH. (a) f(x) = ln 3 x ln x, (b) f(x) = e2x x 2 2.

Wykład 13. Informatyka Stosowana. 14 stycznia 2019 Magdalena Alama-Bućko. Informatyka Stosowana Wykład , M.A-B 1 / 34

11. Pochodna funkcji

Wykłady z matematyki - Pochodna funkcji i jej zastosowania

10 zadań związanych z granicą i pochodną funkcji.

Rachunek Różniczkowy

4.3 Wypukłość, wklęsłość l punkty przegięcia wykresu funkcji

1 Pochodne wyższych rzędów

x 2 5x + 6 x 2 x 6 = 1 3, x 0sin 2x = 2, 9 + 2x 5 lim = 24 5, = e 4, (i) lim x 1 x 1 ( ), (f) lim (nie), (c) h(x) =

Rachunek różniczkowy funkcji f : R R

Pochodna funkcji. Zastosowania pochodnej. Badanie przebiegu zmienności

Pochodna funkcji jednej zmiennej

f(x + x) f(x) . x Pochodne ważniejszych funkcji elementarnych (c) = 0 (x α ) = αx α 1, gdzie α R \ Z (sin x) = cos x (cos x) = sin x

Tekst na niebiesko jest komentarzem lub treścią zadania b; stąd b = (6 π 3)/12. 3 Wzór stycznej: 2 x + 6 π

Wykład 5. Zagadnienia omawiane na wykładzie w dniu r

Analiza matematyczna i algebra liniowa Pochodna funkcji

Pochodna i jej zastosowania

Lista 1 - Kilka bardzo prostych funkcji. Logarytm i funkcja wykładnicza

1. Pochodna funkcji. 1.1 Pierwsza pochodna - definicja i własności Definicja pochodnej

Pochodna funkcji c.d.-wykład 5 ( ) Funkcja logistyczna

Opracowanie: mgr Jerzy Pietraszko

Ekstrema globalne funkcji

Analiza Matematyczna MAEW101

Pochodna funkcji. Niech f : A R, a A i załóżmy, że istnieje α > 0 taka, że

Matematyka. rok akademicki 2008/2009, semestr zimowy. Konwersatorium 1. Własności funkcji

Matematyka I. Bezpieczeństwo jądrowe i ochrona radiologiczna Semestr zimowy 2018/2019 Wykład 9

(5) f(x) = ln x + x 3, (6) f(x) = 1 x. (19) f(x) = x3 +2x

Lista 1 - Funkcje elementarne

Wykład 11. Informatyka Stosowana. Magdalena Alama-Bućko. 18 grudnia Magdalena Alama-Bućko Wykład grudnia / 22

PLAN WYNIKOWY Z MATEMATYKI DLA KLASY IV TECHNIKUM 5 - LETNIEGO

I Rok LOGISTYKI: wykªad 2 Pochodna funkcji. iloraz ró»nicowy x y x

Wzór Maclaurina. Jeśli we wzorze Taylora przyjmiemy x 0 = 0 oraz h = x, to otrzymujemy tzw. wzór Maclaurina: f (x) = x k + f (n) (θx) x n.

Otrzymali Państwo od Pani dr Cichockiej przykładowe zadania na egzamin. Na ostatnich zajęciach możemy je porozwiązywać, ale ze względu na

Zajęcia nr 1 (1h) Dwumian Newtona. Indukcja. Zajęcia nr 2 i 3 (4h) Trygonometria

Wykład 4 Przebieg zmienności funkcji. Badanie dziedziny oraz wyznaczanie granic funkcji poznaliśmy na poprzednich wykładach.

Pochodna funkcji: zastosowania przyrodnicze wykłady 7 i 8

I. Pochodna i różniczka funkcji jednej zmiennej. 1. Definicja pochodnej funkcji i jej interpretacja fizyczna. Istnienie pochodnej funkcji.

Analiza Matematyczna I

TO SĄ ZAGADNIENIA O CHARAKTERZE RACZEJ TEORETYCZNYM PRZYKŁADOWE ZADANIA MACIE PAŃSTWO W MATERIAŁACH ĆWICZENIOWYCH. CIĄGI

Analiza Matematyczna Ćwiczenia

Projekt Era inżyniera pewna lokata na przyszłość jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

1 Funkcja wykładnicza i logarytm

1 Funkcja wykładnicza i logarytm

Projekt Era inżyniera pewna lokata na przyszłość jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Podstawy analizy matematycznej II

Agata Boratyńska ZADANIA Z MATEMATYKI, I ROK SGH GRANICA CIĄGU

y f x 0 f x 0 x x 0 x 0 lim 0 h f x 0 lim x x0 - o ile ta granica właściwa istnieje. f x x2 Definicja pochodnych jednostronnych

BADANIE PRZEBIEGU ZMIENNOŚCI FUNKCJI

MATEMATYKA I SEMESTR WSPIZ (PwZ) 1. Ciągi liczbowe

KRYTERIA OCENIANIA ODPOWIEDZI Próbna Matura z OPERONEM. Matematyka Poziom rozszerzony

Matematyka dla biologów Zajęcia nr 6.

Egzamin podstawowy (wersja przykładowa), 2014

ANALIZA MATEMATYCZNA I

SIMR 2013/14, Analiza 1, wykład 5, Pochodna funkcji

Technikum Nr 2 im. gen. Mieczysława Smorawińskiego w Zespole Szkół Ekonomicznych w Kaliszu

Rozdział 7. Różniczkowalność. 7.1 Pochodna funkcji w punkcie

9. BADANIE PRZEBIEGU ZMIENNOŚCI FUNKCJI

Funkcje - monotoniczność, różnowartościowość, funkcje parzyste, nieparzyste, okresowe. Funkcja liniowa.

Analiza matematyczna 1 zadania z odpowiedziami

IX. Rachunek różniczkowy funkcji wielu zmiennych. 1. Funkcja dwóch i trzech zmiennych - pojęcia podstawowe. - funkcja dwóch zmiennych,

Funkcja jednej zmiennej - przykładowe rozwiązania 1. Badając przebieg zmienności funkcji postępujemy według poniższego schematu:

Pochodną funkcji w punkcie nazywamy granicę ilorazu różnicowego w punkcie gdy przyrost argumentu dąży do zera: lim

Analiza Matematyczna. Własności funkcji różniczkowalnych

13. Funkcje wielu zmiennych pochodne, gradient, Jacobian, ekstrema lokalne.

Analiza matematyczna 1 zadania z odpowiedziami

Funkcja liniowa -zadania. Funkcja liniowa jest to funkcja postaci y = ax + b dla x R gdzie a, b R oraz

Część całkowita i ułamkowa, funkcje trygonometryczne, podstawowe własności funkcji

Rozwiązania prac domowych - Kurs Pochodnej. x 2 4. (x 2 4) 2. + kπ, gdzie k Z

Matematyka I. Bezpieczeństwo jądrowe i ochrona radiologiczna Semestr zimowy 2018/2019 Wykład 12

KURS WSPOMAGAJĄCY PRZYGOTOWANIA DO MATURY Z MATEMATYKI ZDAJ MATMĘ NA MAKSA. przyjmuje wartości większe od funkcji dokładnie w przedziale

ZAGADNIENIA NA EGZAMIN POPRAWKOWY Z MATEMATYKI W KLASIE II TECHNIKUM.

ZADANIA ZAMKNIETE W zadaniach 1-25 wybierz i zaznacz na karcie odpowiedzi poprawna

TO TRZEBA ROZWIĄZAĆ-(I MNÓSTWO INNYCH )

WŁASNOŚCI FUNKCJI MONOTONICZNYCH

Funkcje: wielomianowa, wykładnicza, logarytmiczna wykład 2

Zestaw nr 6 Pochodna funkcji jednej zmiennej. Styczna do krzywej. Elastyczność funkcji. Regu la de l Hospitala

CAŁKI NIEOZNACZONE C R}.

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

Elementy metod numerycznych

Transkrypt:

Wykłady z matematyki inżynierskiej ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI IMiF UTP 04 JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 1 / 13

Reguła de L Hospitala TWIERDZENIE (Reguła de L Hospitala). Załóżmy, że funkcje u(x) oraz v(x) sa różniczkowalne w pewnym sa siedztwie S punktu a, że v (x) 0 dla x S oraz że wyrażenie jest w punkcie a symbolem nieoznaczonym typu [ [ 0 0] lub ]. u Jeżeli istnieje (skończona lub nieskończona) granica lim (x) x a v (x), to u(x) v(x) JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 2 / 13

Reguła de L Hospitala TWIERDZENIE (Reguła de L Hospitala). Załóżmy, że funkcje u(x) oraz v(x) sa różniczkowalne w pewnym sa siedztwie S punktu a, że v (x) 0 dla x S oraz że wyrażenie jest w punkcie a symbolem nieoznaczonym typu [ [ 0 0] lub ]. u Jeżeli istnieje (skończona lub nieskończona) granica lim (x) x a v (x), u(x) to istnieje lim x a v(x) oraz u(x) lim x a v(x) = lim u (x) x a v (x). u(x) v(x) UWAGA. W tej regule zamiast x a można wpisać x a +, x a, x +, x. JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 2 / 13

(Reguła de L Hospitala) PRZYKŁAD 1. Symbol [ 0 0]. sin(x 2 1) (H) lim = x 1 sin(x 1) }{{} [ 0 0 ] JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 3 / 13

(Reguła de L Hospitala) PRZYKŁAD 1. Symbol [ 0 0]. sin(x 2 [ 1) (H) sin(x 2 1) ] lim = x 1 sin(x 1) }{{} lim [ ] x 1 sin(x 1) [ 0 0 ] JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 3 / 13

(Reguła de L Hospitala) PRZYKŁAD 1. Symbol [ 0 0]. sin(x 2 [ 1) (H) sin(x 2 1) ] [cos(x 2 1)] 2x lim = x 1 sin(x 1) }{{} lim [ ] x 1 = lim sin(x 1) x 1 cos(x 1) [ 0 0 ] = 2 JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 3 / 13

(Reguła de L Hospitala) PRZYKŁAD 1. Symbol [ 0 0]. sin(x 2 [ 1) (H) sin(x 2 1) ] [cos(x 2 1)] 2x lim = x 1 sin(x 1) }{{} lim [ ] x 1 = lim sin(x 1) x 1 cos(x 1) [ 0 0 ] = 2 PRZYKŁAD 2. Symbol [ ]. lim x + e x x 2 2x + 3 JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 3 / 13

(Reguła de L Hospitala) PRZYKŁAD 1. Symbol [ 0 0]. sin(x 2 [ 1) (H) sin(x 2 1) ] [cos(x 2 1)] 2x lim = x 1 sin(x 1) }{{} lim [ ] x 1 = lim sin(x 1) x 1 cos(x 1) [ 0 0 ] = 2 PRZYKŁAD 2. Symbol [ ]. lim x + e x x 2 2x + 3 e x = lim x + 2x 2 (H) }{{} = x + [ ] lim (H) }{{} = x + [ ] lim (e x ) (x 2 2x + 3) e x 2 = + JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 3 / 13

(Reguła de L Hospitala) PRZYKŁAD 3. Symbol [ ]. ( 1 lim x 0+ sin x 1 ) = x }{{} lim x 0+ [ ] = lim x 0+ 1 cos x 1 sin x + x cos x (H) }{{} = x 0+ [ 0 0 ] lim x sin x x sin x (H) }{{} = x 0+ [ 0 0 ] lim (x sin x) (x sin x) sin x cos x + 1 cos x + x( sin x) = 0 JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 4 / 13

(Reguła de L Hospitala) PRZYKŁAD 3. Symbol [ ]. ( 1 lim x 0+ sin x 1 ) = x }{{} lim x 0+ [ ] = lim x 0+ 1 cos x 1 sin x + x cos x (H) }{{} = x 0+ [ 0 0 ] lim x sin x x sin x (H) }{{} = x 0+ [ 0 0 ] lim (x sin x) (x sin x) sin x cos x + 1 cos x + x( sin x) = 0 PRZYKŁAD 4. Symbol [0 ]. lim lim x ln x = x 0+ }{{} x 0+ [0 ( )] ln x 1 x (H) }{{} = lim x 0+ [ + ] 1 x 1 x 2 = lim x 0+ ( x) = 0 JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 4 / 13

Reguła de L Hospitala f g = e g ln f PRZYKŁAD 5. Symbol [ 0]. ponieważ lim x 1 x = x + }{{} lim e 1 x ln x = e 0 = 1, x + [ 0 ] 1 lim x + x ln x }{{} = lim x + [0 ] ln x x (H) }{{} = x + [ ] lim 1 x x = lim x + 1 = 0 (ln x) JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 5 / 13

Twierdzenie Lagrange a TWIERDZENIE ( Lagrange a o wartości średniej). Jeżeli funkcja f jest cia gła w przedziale [a, b] JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 6 / 13

Twierdzenie Lagrange a TWIERDZENIE ( Lagrange a o wartości średniej). Jeżeli funkcja f jest cia gła w przedziale [a, b] i różniczkowalna w (a, b), JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 6 / 13

Twierdzenie Lagrange a TWIERDZENIE ( Lagrange a o wartości średniej). Jeżeli funkcja f jest cia gła w przedziale [a, b] i różniczkowalna w (a, b), to istnieje c (a, b) taki, że f (b) f (a) b a = f (c). JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 6 / 13

istnieje c (a, b) taki, że INTERPRETACJA GEOMETRYCZNA. y f (a) f (b) f (a) b a = f (c) a f (b) b x y = f (x) tgα = f (c) tgα = f (c)

α = β INTERPRETACJA GEOMETRYCZNA. y f (a) a β f (b) b x y = f (x) tgβ = f (b) f (a) b a tgα = f (c) tgα = f (c)

α = β INTERPRETACJA GEOMETRYCZNA. y f (a) α a c β f (b) b x y = f (x) tgβ = f (b) f (a) b a tgα = f (c) tgα = f (c) JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 7 / 13

istnieje c (a, b) taki, że f (b) f (a) b a = f (c) INTERPRETACJA GEOMETRYCZNA. y f (a) α a c β f (b) b x y = f (x) Na wykresie funkcji y = f (x) istnieje taki punkt (c, f (c)), że styczna w tym punkcie do wykresu funkcji jest równoległa do prostej (siecznej) przechodza cej przez punkty (a, f (a)), (b, f (b)). JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 7 / 13

ZADANIE: uzasadnij, że sin x sin y x y dla dowolnych x, y R. Dla x = y nierówność jest spełniona (0 0). Dla x y zastosujemy twierdzenie Lagrange a dla funkcji f (x) = sin x w przedziale [x, y], o ile x < y lub w przedziale [y, x], o ile y < x. JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 8 / 13

ZADANIE: uzasadnij, że sin x sin y x y dla dowolnych x, y R. Dla x = y nierówność jest spełniona (0 0). Dla x y zastosujemy twierdzenie Lagrange a dla funkcji f (x) = sin x w przedziale [x, y], o ile x < y lub w przedziale [y, x], o ile y < x. Istnieje c taki, że sin(x) sin(y) x y = f (c) = cos c. Oczywiście cos c 1, więc sin(x) sin(y) 1, x y czyli sin x sin y x y. JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 8 / 13

Istnieje c (a, b) taki, że f (b) f (a) b a = f (c). WNIOSEK. Funkcja o pochodnej stale dodatniej w pewnym przedziale jest w tym przedziale rosna ca. JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 9 / 13

Istnieje c (a, b) taki, że f (b) f (a) b a = f (c). WNIOSEK. Funkcja o pochodnej stale dodatniej w pewnym przedziale jest w tym przedziale rosna ca. Dowód. Niech x 1 oraz x 2 bȩda dowolnymi punktami z przedziału takimi, że x 2 > x 1. Z twierdzenia Lagrange a zastosowanego do przedziału [x 1, x 2 ] wiemy, że istnieje taki c (x 1, x 2 ), że f (x 2 ) f (x 1 ) x 2 x 1 = f (c)> 0 (pochodna w każdym punkcie jest dodatnia). Zatem x 2 > x 1 (mianownik jest dodatni) implikuje f (x 2 ) > f (x 1 ), czyli funkcja jest rosna ca. JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 9 / 13

Istnieje c (a, b) taki, że f (b) f (a) b a = f (c). WNIOSEK. Funkcja o pochodnej stale ujemnej w pewnym przedziale jest w tym przedziale maleja ca. JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 10 / 13

Istnieje c (a, b) taki, że f (b) f (a) b a = f (c). WNIOSEK. Funkcja o pochodnej stale ujemnej w pewnym przedziale jest w tym przedziale maleja ca. Dowód. Niech x 1 oraz x 2 bȩda dowolnymi punktami z przedziału takimi, że x 2 > x 1. Z twierdzenia Lagrange a f (x 2 ) f (x 1 ) x 2 x 1 = f (c)< 0. Zatem x 2 > x 1 (mianownik jest dodatni) implikuje f (x 2 ) < f (x 1 ), co oznacza, że f maleje. JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 10 / 13

Istnieje c (a, b) taki, że f (b) f (a) b a = f (c). WNIOSEK. Funkcja cia gła w przedziale [a, b], różniczkowalna w (a, b) o pochodnej stale równej 0 (w całym przedziale) jest stała w [a, b]. JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 11 / 13

Istnieje c (a, b) taki, że f (b) f (a) b a = f (c). WNIOSEK. Funkcja cia gła w przedziale [a, b], różniczkowalna w (a, b) o pochodnej stale równej 0 (w całym przedziale) jest stała w [a, b]. Dowód. Niech x bȩdzie dowolnym punktem z przedziału (a, b]. Z twierdzenia Lagrange a zastosowanego do przedziału [a, x] wiemy, że f (x) f (a) x a = f (c) = 0. Zatem f (x) = f (a), funkcja f jest stała. JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 11 / 13

Przykład. Znajdź przedziały monotoniczności funkcji f (x) = 1 4 x 4 + 2 3 x 3 1 2 x 2 2x + 3. Liczymy pochodną: f (x) = x 3 + 2x 2 x 2. D f = D f = R. f (x) = x 2 (x + 2) (x + 2) = (x 2 1)(x + 2) = (x 1)(x + 1)(x + 2). Znaki pochodnej: x (, 2) ( 2, 1) ( 1, 1) (1, ) f + + Funkcja jest malejąca w przedziale (, 2) oraz w ( 1, 1). Funkcja jest rosnąca w przedziale ( 2, 1) oraz w przedziale (1, ). UWAGA. Nasza funkcja jest ciągła, możemy więc zapisać dokładniej: funkcja jest malejąca w przedziale (, 2] oraz w [ 1, 1]; funkcja jest rosnąca w przedziale [ 2, 1] oraz w przedziale [1, ). JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 12 / 13

Przykład. Znajdź przedziały monotoniczności funkcji f (x) = 1 4 x 4 + 2 3 x 3 1 2 x 2 2x + 3. Wykres funkcji: y x JJ (IMiF UTP) ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI 04 13 / 13