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

Podobne dokumenty
Pochodne funkcji wraz z zastosowaniami - teoria

Zadania do samodzielnego rozwiązania zestaw 11

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

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

Analiza Matematyczna MAEW101

Analiza Matematyczna Ćwiczenia

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

Pochodna funkcji jednej zmiennej

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

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) =

22 Pochodna funkcji definicja

Opracowanie: mgr Jerzy Pietraszko

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

1 Funkcja wykładnicza i logarytm

1 Funkcja wykładnicza i logarytm

WYDZIAŁ INFORMATYKI I ZARZĄDZANIA, studia niestacjonarne ANALIZA MATEMATYCZNA1, lista zadań 1

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

Ekstrema globalne funkcji

Wykłady z matematyki - Pochodna funkcji i jej zastosowania

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

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

Pochodna funkcji. Zastosowania

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

Materiały do ćwiczeń z matematyki. 3 Rachunek różniczkowy funkcji rzeczywistych jednej zmiennej

1 + x 1 x 1 + x + 1 x. dla x 0.. Korzystając z otrzymanego wykresu wyznaczyć funkcję g(m) wyrażającą liczbę pierwiastków równania.

1 Pochodne wyższych rzędów

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.

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

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

Pochodna i jej zastosowania

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

Rachunek różniczkowy funkcji f : R R

9. BADANIE PRZEBIEGU ZMIENNOŚCI FUNKCJI

Lista 1 - Funkcje elementarne

10 zadań związanych z granicą i pochodną funkcji.

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

Notatki z Analizy Matematycznej 3. Jacek M. Jędrzejewski

1 Funkcje dwóch zmiennych podstawowe pojęcia

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

Analiza matematyczna - pochodna funkcji 5.8 POCHODNE WYŻSZYCH RZĘDÓW

Analiza matematyczna 1 zadania z odpowiedziami

WKLĘSŁOŚĆ I WYPUKŁOŚĆ KRZYWEJ. PUNKT PRZEGIĘCIA.

Analiza matematyczna 1 zadania z odpowiedziami

4.3 Wypukłość, wklęsłość l punkty przegięcia wykresu funkcji

Egzamin podstawowy (wersja przykładowa), 2014

ZADANIA DO SAMODZIELNEGO ROZWIĄZNIA. oprac. I. Gorgol

Wykład 6, pochodne funkcji. Siedlce

Agata Boratyńska ZADANIA Z MATEMATYKI, I ROK SGH GRANICA CIĄGU

Funkcje dwóch zmiennych

Badanie funkcji. Zad. 1: 2 3 Funkcja f jest określona wzorem f( x) = +

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

1. Definicja granicy właściwej i niewłaściwej funkcji.

Indukcja matematyczna

ANALIZA MATEMATYCZNA 1 zadania z odpowiedziami

postaci kanonicznej i iloczynowej trójmiany: y = 0,5x 2. Podaj określenie ciągu arytmetycznego. Dany jest ciąg a n

Analiza Matematyczna MAEW101 MAP1067

1. Pochodna funkcji. Twierdzenie Rolle a i twierdzenie Lagrange a.

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

Wykład 5. Zagadnienia omawiane na wykładzie w dniu r

Treści programowe. Matematyka. Literatura. Warunki zaliczenia. Funkcje elementarne. Katarzyna Trąbka-Więcław

Pochodne wyższych rzędów definicja i przykłady

PLAN WYNIKOWY Z MATEMATYKI DLA KLASY IV TECHNIKUM 5 - LETNIEGO

Funkcje elementarne. Matematyka 1

Matematyka i Statystyka w Finansach. Rachunek Różniczkowy

Lista zadań nr 2 z Matematyki II

Pochodna funkcji. Zastosowania pochodnej. Badanie przebiegu zmienności

Treści programowe. Matematyka 1. Efekty kształcenia. Literatura. Warunki zaliczenia. Ogólne własności funkcji. Definicja 1. Funkcje elementarne.

MATEMATYKA I SEMESTR WSPIZ (PwZ) 1. Ciągi liczbowe

Egzamin z matematyki dla I roku Biochemii i Biotechnologii

ANALIZA MATEMATYCZNA 1

Rachunek różniczkowy i całkowy 2016/17

WYMAGANIA WSTĘPNE Z MATEMATYKI

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

Treści programowe. Matematyka. Efekty kształcenia. Warunki zaliczenia. Literatura. Funkcje elementarne. Katarzyna Trąbka-Więcław

Analiza Matematyczna I Wydział Nauk Ekonomicznych. wykład XI

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

Rachunek Różniczkowy

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

ANALIZA MATEMATYCZNA 1

Funkcje dwóch zmiennych

Analiza Matematyczna I

ANALIZA MATEMATYCZNA 1

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

Analiza Matematyczna. Lista zadań 10

Analiza Matematyczna F1 dla Fizyków na WPPT Lista zadań 3, 2018/19z (zadania na ćwiczenia)

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

Materiały do ćwiczeń z matematyki - przebieg zmienności funkcji

EGZAMIN PISEMNY Z ANALIZY I R. R n

Analiza matematyczna 2 zadania z odpowiedziami

FUNKCJE WIELU ZMIENNYCH

ZADANIA MATURALNE - ANALIZA MATEMATYCZNA - POZIOM ROZSZERZONY Opracowała - mgr Danuta Brzezińska. 2 3x. 2. Sformułuj odpowiedź.

1 Pochodne wyższych rzędów

< > Sprawdzić prawdziwość poniższych zdań logicznych (odpowiedź uzasadnić) oraz podać ich zaprzeczenia:

3. Operacje na zbiorach (1) Sprowadź poniższe zdania dotyczące zbiorów do postaci zdań logicznych i sprawdź ich prawdziwość.

ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI

Blok V: Ciągi. Różniczkowanie i całkowanie. c) c n = 1 ( 1)n n. d) a n = 1 3, a n+1 = 3 n a n. e) a 1 = 1, a n+1 = a n + ( 1) n

ELEKTROTECHNIKA Semestr 1 Rok akad / ZADANIA Z MATEMATYKI Zestaw Przedstaw w postaci algebraicznej liczby zespolone: (3 + 2j)(5 2j),

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

Rozdział 7. Różniczkowalność. 7.1 Pochodna funkcji w punkcie

Wymagania edukacyjne z matematyki klasa IV technikum

Transkrypt:

2. ZASTOSOWANIA POCHODNYCH. Koniecznie trzeba znać: twierdzenia o ekstremach (z wykorzystaniem pierwszej i drugiej pochodnej), Twierdzenie Lagrange a, Twierdzenie Taylora (z resztą w postaci Peano, Lagrange a), Regułę de l Hospitala, charakteryzacje funkcji wypukłych/wklęsłych (przy pomocy stycznych, drugiej pochodnej). 2.1. Wyznaczyć ekstrema i przedziały monotoniczności funkcji (a) f(x) = ln 3 x ln x, (b) f(x) = e2x x 2 2. 2.2. Zbadać, czy funkcja f(x) = (2x π) sin(2x) ma ekstremum w punkcie x 0 = π 2. 2.3. Wyznaczyć liczbę rozwiązań poniższych równań. (a) x + 1 = 2 arc tg x, (b) 2x + 1 x = ln x + 4. 2.4. Wyznaczyć największą i najmniejszą wartość funkcji w podanym przedziale. (a) f(x) = x + 2 x 2, x [1, 4], (b) f(x) = x x, x [0, 9]. 2.5. Znaleźć wymiary otwartego pudła maksymalnej objętości, które można otrzymać z prostokątnego kartonu o wymiarach 2m 1m poprzez wycięcie kwadratów z każdego z czterech rogów. 2.6. Wyznaczyć największą możliwą objętość stożka wpisanego w kulę o promieniu R > 0. 2.7. O północy statek B znajdował się 100 mil na południe od statku A. Statek A płynie na wschód z prędkością 15 mph, a statek B na północ z prędkością 20 mph. O której godzinie znajdą się najbliżej siebie? 2.8. Jak wysoka powinna być wieża o kwadratowej podstawie i danej objętości V > 0, aby koszt konstrukcji jej ścian i dachu był minimalny? Przyjmujemy, że koszt zależy od pola powierzchni. 2.9. Wyznaczyć równanie stycznej do wykresu funkcji f w punkcie x 0 lub wykazać, że styczna nie istnieje. 2.10. Udowodnić nierówności (a) f(x) = ln(3 x) x, x 0 = 4, (b) f(x) = (cos x) x, x 0 = 0, (c) f(x) = x 1, x 0 = 1. (a) a,b R sin a sin b a b, (b) x>0 x 1 + x 2.11. Zbadać jednostajną ciągłość funkcji f(x) = arc tg(2x), x R. < ln(1 + x) < x.

2.12. Przedstawić wielomian p(x) = x 4 + x 3 + 3x 2 6x + 4 jako kombinację liniową potęg dwumianu x 1. 2.13. Ile składników w rozwinięciu Taylora funkcji e x należy zsumować aby otrzymać przybliżenie liczby e z dokładnością do 10 5? Podać otrzymane w ten sposób przybliżenie. 2.14. Wyznaczyć wielomian Taylora, który przybliża cos ( ) π 7 z błędem nie przekraczającym 10 6. 2.15. Korzystając z wielomianu Taylora stopnia n odpowiedniej funkcji wyznaczyć przybliżoną wartość podanego wyrażenia oraz oszacować błąd. (a) ln(1, 3), n = 4, (b) (1, 1) 1,2, n = 3. 2.16. Stosując rozwinięcia skończone obliczyć granice. (a) e x sin x x(1 + x), (b) x 3 x x ( ) 3/2 x + 1 + x 1 2 x, (c) ( 6 x6 + x 5 6 ) x 6 x 5. x *2.17. Obliczyć granicę 1 (cos x) sin x x 2. *2.18. Zbadać zbieżność szeregu n=1 ln 8 n n (2n + 1)π sin. 2 2.19. Obliczyć granice poniższych ilorazów lub uzasadnić, że nie istnieją. tg π x (a) x 1 x x ; 2 sin x 2 sin x (b) ; x x 1 + e x (c) ; x sin x π 2 arc tg x (d) x ln ( ) ; 1 + 1 x x x 1 (e) x 1 + ln x + x 1 ; (f) x 2x sin x x + arc tg x. 2.20. Obliczyć poniższe granice lub uzasadnić, że nie istnieją. (a) sin x ln x; + (b) ( 1 x sin x 1 x 2 (c) x ln x ; (d) (e) xsin x ; + x π +(ctg x)tg x. ) ;

2.21. Czy da się tak dobrać wartości a, b R aby funkcje f i g były ciągłe w całej dziedzinie? f(x) = 2.22. Udowodnić, że x>0 k N ln x < kx 1/k. { { a+cos x dla x > 0 x 2 x bx 3 dla x 0, g(x) = +a dla x > 1 ln x bx 2 dla x 1. 2.23. Wykazać, że arc tg 1 x + arc tg x = π 2 dla x > 0. 2.24. Wyznaczyć asymptoty podanych funkcji. (a) f(x) = x3 4 x 2, (b) g(x) = xe1/x. 2.25. Wyznaczyć przedziały wypukłości i wklęsłości oraz punkty przegięcia poniższych funkcji. (a) f(x) = 3x+ln(1+x 2 ), (b) g(x) = ln ( x 2 + 2x + 1 dla x 1 1 + e x), (c) f(x) = x dla x < 1 2x x 2 dla x 1. 2.26. (Badanie przebiegu zmienności funkcji) Wyznaczyć asymptoty, przedziały monotoniczności, ekstrema lokalne, przedziały wypukłości i wklęsłości oraz punkty przegięcia, a następnie naszkicować wykres funkcji. (a) f(x) = exp ( x2 2 ), (b) g(x) = x ln x, (c) h(x) = 3 x 3 1. 2.27. Korzystając z wypukłości/wklęsłości odpowiednich funkcji wykazać, że: (a) 2 2 x < sin x dla x ( ) 0, π π 4, (b) 1 + 2 ( ) x π 4 < tg x dla π < x < π, 4 2 (c) ln x < 1 2 (x2 1) dla 0 < x 1, (d) ( ) x+y 100 2 < 1 2 (x100 + y 100 ) dla x y. *2.28. Korzystając z wypukłości/wklęsłości odpowiednich funkcji wykazać, że ( ) 1 x + y + z 3 (sin x + sin y + sin z) sin 3 dla x, y, z [0, π], przy czym nierówność staje się równością wtedy i tylko wtedy gdy x = y = z. 2.29. W pewnym państwie poddany, który zarobił x dukatów, płaci władcy podatek wynoszący 1 2 ( x 2 + 1 1) dukatów. Czy małżeństwu opłaca się wspólne opodatkowanie, jeśli małżonkowie płacą podwojony podatek od połowy sumy swych dochodów? 2.30. Wykazać, że jeśli funkcje f i g są wypukłe oraz funkcja g jest niemalejąca, to funkcja g f jest wypukła.

ZADANIA DODATKOWE D2.1. Wykazać, że log 2 3 > log 3 4. D2.2. Pokazać, że punkty przegięcia funkcji f(x) = x sin x (jeśli istnieją) leżą na krzywej o równaniu y 2 (x 2 + 4) = 4x 2. D2.3. Czy funkcja wypukła musi być ciągła? D2.4. Czy da się tak dobrać wartości a, b, c R aby funkcja f była różniczkowalna w całej dziedzinie? { x a dla x 1 f(x) = ln x bxe x + c dla x < 1.

Pomocnik teoretyczny Twierdzenie. Załóżmy, że funkcja f jest różniczkowalna w pewnym otoczeniu punktu x 0, być może z wyjątkiem punktu x 0. Jeśli f zmienia znak z ujemnego na dodatni w punkcie x 0, to x 0 jest minimum lokalnym funkcji f. Jeśli f zmienia znak z dodatniego na ujemny w punkcie x 0, to x 0 jest maksimum lokalnym funkcji f. Twierdzenie. Załóżmy, że funkcja f jest klasy C 2 w pewnym otoczeniu punktu x 0 oraz f (x 0 ) = 0. Jeśli f (x 0 ) > 0, to x 0 jest minimum lokalnym funkcji f. Jeśli f (x 0 ) < 0, to x 0 jest maksimum lokalnym funkcji f. Twierdzenie (Reguła de l Hospitala). Przypuśćmy, że funkcje f i g są różniczkowalne w otoczeniu punktu x 0 oraz zachodzi Wówczas f(x) = g(x) = 0 lub f(x) = g(x) = ±. x x 0 x x0 x x0 x x0 f(x) x x 0 g(x) = f (x) x x 0 g (x), pod warunkiem, że druga granica istnieje. Analogiczna własność zachodzi przy x ±. Definicja. Funkcja f ma asymptotę pionową o równaniu x = x 0 jeśli f(x) = ± lub f(x) = ±. x x 0 + x x 0 Funkcja f ma asymptotę poziomą o równaniu y = a, gdzie a R, w + jeśli f(x) = a. x Analogicznie definiujemy asymptotę poziomą w. Jeśli istnieją liczby rzeczywiste a i b takie, że f(x) x + x = a oraz (f(x) ax) = b, x + to funkcja f ma asymptotę y = ax + b w +. Analogicznie dla. Definicja. Niech U będzie zbiorem wypukłym. Funkcję f : U R nazywamy wypukłą, jeśli x,y U λ [0,1] f(λx + (1 λ)y) λf(x) + (1 λ)f(y). Funkcję f : U R nazywamy ściśle wypukłą, jeśli x,y U, x y λ (0,1) f(λx + (1 λ)y) < λf(x) + (1 λ)f(y).

Twierdzenie. Jeśli funkcja f : (a, b) R jest wypukła, a jej wykres ma w punkcie x 0 (a, b) styczną, to wykres leży nie niżej niż ta styczna, tzn.: W przypadku funkcji ściśle wypukłej: x (a,b) f(x) f (x 0 )(x x 0 ) + f(x 0 ). x (a,x0 ) (x 0,b) f(x) > f (x 0 )(x x 0 ) + f(x 0 ). Twierdzenie. Jeśli funkcja f : (a, b) R posiada na (a, b) drugą pochodną (przy czym może być a = i/lub b = + ), która jest nieujemna (dodatnia), to funkcja f jest wypukła (ściśle wypukła) na (a,b).