Derivace funkce. Obsah. Aplikovaná matematika I. Isaac Newton. Mendelu Brno. 2 Derivace a její geometrický význam. 3 Definice derivace

Podobné dokumenty
DERIVACE FUNKCE, L HOSPITALOVO PRAVIDLO

2 Fyzikální aplikace. Předpokládejme, že f (x 0 ) existuje. Je-li f (x 0 ) vlastní, pak rovnice tečny ke grafu funkce f v bodě [x 0, f(x 0 )] je

Derivace funkce. Přednáška MATEMATIKA č Jiří Neubauer

f( x) x x 4.3. Asymptoty funkce Definice lim f( x) =, lim f( x) =, Jestliže nastane alespoň jeden z případů

Derivace úvod. Jak zjistit míru změny?

Limita a spojitost funkce

. 1 x. Najděte rovnice tečen k hyperbole 7x 2 2y 2 = 14, které jsou kolmé k přímce 2x+4y 3 = 0. 2x y 1 = 0 nebo 2x y + 1 = 0.

Matematika 1 pro PEF PaE

30. listopadu Derivace. VŠB-TU Ostrava. Dostupné: s1a64/cd/index.htm.

Derivace. Petr Hasil. Podpořeno projektem Průřezová inovace studijních programů Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU v Brně (LDF)

Matematika 1. 1 Derivace. 2 Vlastnosti a použití. 3. přednáška ( ) Matematika 1 1 / 16

Diferenciální počet 1 1. f(x) = ln arcsin 1 + x 1 x. 1 x 1 a x 1 0. f(x) = (cos x) cosh x + 3x. x 0 je derivace funkce f(x) v bodě x0.

Funkce. RNDR. Yvetta Bartáková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

DERIVACE FUNKCE, L HOSPITALOVO PRAVIDLO

8 Limita. Derivace. 8.1 Okolí bodu. 8.2 Limita funkce

Management rekreace a sportu. 10. Derivace

MATEMATIKA. Příklady pro 1. ročník bakalářského studia. II. část Diferenciální počet. II.1. Posloupnosti reálných čísel

Derivace funkce. prof. RNDr. Čestmír Burdík DrCs. prof. Ing. Edita Pelantová CSc. Katedra matematiky BI-ZMA ZS 2009/2010

3. Derivace funkce Definice 3.1. Nechť f : R R je definována na nějakém okolí U(a) bodu a R. Pokud existuje limita f(a + h) f(a) lim

Funkce základní pojmy a vlastnosti

Limita a spojitost LDF MENDELU

Definice derivace v bodě

Úvodní informace. 17. února 2018

1. Funkce dvou a více proměnných. Úvod, limita a spojitost. Definiční obor, obor hodnot a vrstevnice grafu

Obsah. Aplikovaná matematika I. Gottfried Wilhelm Leibniz. Základní vlastnosti a vzorce

Funkce dvou a více proměnných

Zavedeme-li souřadnicový systém {0, x, y, z}, pak můžeme křivku definovat pomocí vektorové funkce.

Funkce a limita. Petr Hasil. Podpořeno projektem Průřezová inovace studijních programů Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU v Brně (LDF)

1 LIMITA FUNKCE Definice funkce. Pravidlo f, které každému x z množiny D přiřazuje právě jedno y z množiny H se nazývá funkce proměnné x.

Diferenciální počet funkce jedné proměnné 1

{ } Ox ( 0) 4.2. Konvexnost, konkávnost, inflexe. Definice Obr. 52. Poznámka. nad tečnou

Matematika 1. Matematika 1

Monotonie a lokální extrémy. Konvexnost, konkávnost a inflexní body. 266 I. Diferenciální počet funkcí jedné proměnné

LIMITA FUNKCE, SPOJITOST FUNKCE

Základy matematiky pro FEK

Text m ºe být postupn upravován a dopl ován. Datum poslední úpravy najdete u odkazu na staºení souboru. Veronika Sobotíková

Parciální derivace a diferenciál

1. Písemka skupina A...

dx se nazývá diferenciál funkce f ( x )

Matematická analýza III.

Petr Hasil. Prvákoviny c Petr Hasil (MUNI) Úvod do infinitezimálního počtu Prvákoviny / 57

Parciální derivace a diferenciál

1 L Hospitalovo pravidlo

Funkce základní pojmy a vlastnosti

Nejčastějšími funkcemi, s kterými se setkáváme v matematice i v jejích aplikacích, jsou

Označení derivace čárkami, resp. římskými číslicemi, volíme při nižším řádu derivace, jinak užíváme horní index v závorce f (5), f (6),... x c g (x).

VIDEOSBÍRKA DERIVACE

Obsah. Derivace funkce. Petr Hasil. L Hospitalovo pravidlo. Konvexnost, konkávnost a inflexní body Asymptoty

VIDEOSBÍRKA DERIVACE

Integrální počet - I. část (neurčitý integrál a základní integrační metody)

Je založen na pojmu derivace funkce a její užití. Z předchozího studia je třeba si zopakovat a orientovat se v pojmech: funkce, D(f), g 2 : y =

Funkce základní pojmy a vlastnosti

y = 2x2 + 10xy + 5. (a) = 7. y Úloha 2.: Určete rovnici tečné roviny a normály ke grafu funkce f = f(x, y) v bodě (a, f(a)). f(x, y) = x, a = (1, 1).

Občas se používá značení f x (x 0, y 0 ), resp. f y (x 0, y 0 ). Parciální derivace f. rovnoběžného s osou y a z:

Pojem limity funkce charakterizuje chování funkce v blízkém okolí libovolného bodu, tedy i těch bodů, ve kterých funkce není definovaná. platí. < ε.

( + ) ( ) f x x f x. x bude zmenšovat nekonečně přesný. = derivace funkce f v bodě x. nazýváme ji derivací funkce f v bodě x. - náš základní zápis

Základní elementární funkce

Přednáška 4: Derivace

Derivace funkce. existuje limita lim 0 ) xx xx0. Jestliže tato limita neexistuje nebo pokud funkce ff

MATEMATIKA I - vybrané úlohy ze zkoušek v letech

Matematika I (KX001) Užití derivace v geometrii, ve fyzice 3. října f (x 0 ) (x x 0) Je-li f (x 0 ) = 0, tečna: x = 3, normála: y = 0

Otázku, kterými body prochází větev implicitní funkce řeší následující věta.

3.3. Derivace základních elementárních a elementárních funkcí

6. DIFERENCIÁLNÍ POČET FUNKCE VÍCE PROMĚNNÝCH

Nalezněte hladiny následujících funkcí. Pro které hodnoty C R jsou hladiny neprázdné

2. LIMITA A SPOJITOST FUNKCE

Test M1-ZS12-2 M1-ZS12-2/1. Příklad 1 Najděte tečnu grafu funkce f x 2 x 6 3 x 2, která je kolmá na přímku p :2x y 3 0.

(FAPPZ) Petr Gurka aktualizováno 12. října Přehled některých elementárních funkcí

Předmět: Ročník: Vytvořil: Datum: MATEMATIKA ČTVRTÝ VĚRA JÜTTNEROVÁ Název zpracovaného celku: DERIVACE ZÁKLADNÍ A SLOŽENÉ FUNKCE

Asymptoty funkce. 5,8 5,98 5,998 5,9998 nelze 6,0002 6,002 6,02 6, nelze

FUNKCE, ZÁKLADNÍ POJMY

( ) ( ) ( ) x Užití derivace. Předpoklady: 10202, 10209

Kristýna Kuncová. Matematika B3

FUNKCE, ZÁKLADNÍ POJMY

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ LDF MT MATEMATIKA NEURČITÝ INTEGRÁL

Matematika 1 pro PEF PaE

Diferenciál funkce. L Hospitalovo pravidlo. 22. a 23. března 2011

Takže platí : x > 0 : x y 1 x = x+1 y x+1 x < 0 : x y 1 x = x+1 y x+1 D 1 = {[x,y] E 2 : x < 0, x+1 y 1 x}, D 2 = {[x,y] E 2 : x > 0, 1 x y x+1}.

9. Limita a spojitost

Derivace funkce Otázky

Matematická analýza pro informatiky I. Derivace funkce

5. Limita funkce a spojitost strana 1/5 2018/KMA/MA1/přednášky. Definice 5.1. Mějme funkci f : D R a bod x 0 R.

9. Limita a spojitost funkce

Seznámíte se s pojmem primitivní funkce a neurčitý integrál funkce jedné proměnné.

Pro jakou hodnotu parametru α jsou zadané vektory kolmé? (Návod: Vektory jsou kolmé, je-li jejich skalární součin roven nule.)

Cyklometrické funkce

Derivace funkce DERIVACE A SPOJITOST DERIVACE A KONSTRUKCE FUNKCÍ. Aritmetické operace

Kapitola 2: Spojitost a limita funkce 1/20

Parametrická rovnice přímky v rovině

Metody výpočtu limit funkcí a posloupností

1. DIFERENCIÁLNÍ POČET FUNKCE DVOU PROMĚNNÝCH

Matematika vzorce. Ing. Petr Šídlo. verze

Cvičení 1 Elementární funkce

Zimní semestr akademického roku 2014/ prosince 2014

f(x) = arccotg x 2 x lim f(x). Určete všechny asymptoty grafu x 2 2 =

VII. Limita a spojitost funkce

1. Písemka skupina A1..

DERIVACE. ln 7. Urči, kdy funkce roste a klesá a dále kdy je konkávní a

WikiSkriptum Ing. Radek Fučík, Ph.D. verze: 4. ledna 2017

V této chvíli je obtížné exponenciální funkci přesně definovat. Můžeme však říci, že

Transkript:

Derivace funkce Aplikovaná matematika I Dana Říhová Mendelu Brno Obsah Směrnice přímk Derivace a její geometrický význam 3 Definice derivace 4 Pravidla a vzorce pro derivování 5 Tečna a normála 6 Derivace složené funkce 7 Derivace všších řádů Isaac Newton

Směrnice přímk Poznámka (rovnice přímk) Přímka, která má směrnici k a prochází bodem A [ 0, 0 ], má rovnici 0 k( 0 ). Směrnice přímk je dána vztahem k tg ϕ, kde ϕ je úhel, který tato přímka svírá s kladným směrem os. Příklad (směrnice přímk) k > 0 k < 0 k 0 ϕ 0 0 ϕ 0 např. + např. + např. Poznámka (směrnice přímk) Je-li přímka (různoběžná od os ) dána dvěma různými bod [ 0, 0 ] a [, ], lze určit její směrnici k tg ϕ 0 0 a její rovnici 0 k( 0 ) nebo k( ) 0 ϕ 0 0 0 0

Příklad (určení směrnice a rovnice přímk) Pro přímku určenou bod [, ] a [, 3] platí k 3 a 3 ( ) Rovnice přímk je. nebo ( ) Derivace a její geometrický význam Cíl: určit směrnici tečn t ke grafu funkce f() v bodě A [ 0, f( 0 )]. Sestrojme sečnu s bod A [ 0, f( 0 )] a B [ 0 + h, f( 0 + h)], h R. t f( 0 + h) B f( 0 ) s A f() 0 0 0 + h Přibližováním bodu B k bodu A přejde sečna s v tečnu t.

t f( 0 + h) B f( 0 ) s A ϕ h f( 0 + h) f( 0 ) 0 0 0 + h Směrnice sečn k s tg ϕ f( 0 + h) f( 0 ). h Přibližujeme-li bod 0 + h k bodu 0, tj. h 0, přejde sečna s v tečnu t v bodě A. Směrnice tečn v bodě A [ 0, f( 0 )] f( 0 + h) f( 0 ) k t lim. h 0 h Definice derivace Definice (derivace v bodě) Necht f je funkce a 0 D(f). Eistuje-li limita f( 0 + h) f( 0 ) lim h 0 h, nazýváme ji derivací funkce f v bodě 0 a značíme f ( 0 ). Má-li funkce v bodě 0 derivaci, pak je definovaná v tomto bodě a v nějakém jeho okoĺı. Poznámka (geometrický význam derivace) Je-li derivace f ( 0 ) v bodě 0 konečná, pak značí směrnici tečn sestrojené ke grafu funkce f v bodě [ 0, f( 0 )]. Tato tečna má rovnici f( 0 ) f ( 0 )( 0 ).

Fzikální význam derivace Poznámka (fzikální význam derivace) Derivace f ( 0 ) v bodě 0 udává okamžitou rchlost změn funkčních hodnot funkce f v bodě 0. Z fzikálního hlediska derivace charakterizuje rchlost změn funkce. Čím větší je hodnota derivace, tím větší jsou změn funkce. Derivace tak udává, jak rchle funkční hodnot rostou nebo klesají. Poznámka (jednostranné derivace) Podobně lze pomocí jednostranných limit definovat derivaci zprava f +( 0 ) a derivaci zleva f ( 0 ). Příklad Funkce sin nemá v bodě 0 0 derivaci (nemá v tomto bodě tečnu). V tomto bodě ale má derivaci zprava f +(0) (směrnice příslušné tečn je +), derivaci zleva f (0) (směrnice příslušné tečn je ). π π 0 π π

Věta (souvislost derivace a spojitosti) Má-li funkce f v bodě 0 vlastní derivaci, pak je v tomto bodě spojitá. Příklad Z eistence derivace funkce v bodě plne spojitost funkce v tomto bodě. Tvrzení vět nelze obrátit. Funkce spojitá v bodě nemusí mít v tomto bodě derivaci. Funkce je v bodě 0 spojitá. Derivace v tomto bodě (tudíž ani tečna) neeistuje. f (0), avšak f +( 0 ). 0 Poznámka (derivace jako funkce) Necht funkce f má derivaci ve všech bodech množin M R, např. na intervalu (a, b). Pak můžeme na této množině definovat funkci, která každému bodu z M přiřadí derivaci funkce f v tomto bodě. Tato funkce se nazývá derivace funkce f a značí se f. Pro označení derivací se užívá f, f (), nebo df d, df() d, d d. d a d se nazývají diferenciál, df() f () d je diferenciál funkce f v bodě.

Pravidla a vzorce pro derivování Derivace základních elementárních funkcí c 0 ( n ) n n speciálně ( ) (e ) e (a ) a ln a 3 (ln ) (log a ) ln a 4 (sin ) cos (cos ) sin 5 (tg ) cos 6 (arcsin ) (cotg ) sin (arccos ) 7 (arctg ) + (arccotg ) + Pravidla pro derivování Pro funkce u, v a konstantu c R platí (cu) c u (u ± v) u ± v 3 (uv) u v + uv 4 ( u v ) u v uv v, v 0.

Příklad (derivace funkce) Vpočtěte derivace funkcí 3 4 + ln 3 4 + ln 3 ln 3 4 3 4 + 3 ln 3 4 4 3 + ( + 3 ) cos ( + 3) cos + ( + 3 )( sin ) 3 3 + (3 + ) (3 4) ( 3 + ) 4 sin cos ( ) sin (0 ) ( ) 4 + 4 ( 3 + ) cos cos + sin ( ) Příklad (derivace funkce) 5 3 5 0 ( 3) ( 3) 5 ( ) 4 ( 3) + 5 6 + arctg arctg + + 7 7 tg 0 tg 7 cos tg + arctg + arctg 7 cos sin cos 8 ln 0 ( ln ) + ( ln + ln ) 7 sin ln + ln

Příklad (derivace funkce v bodě) Vpočtěte hodnotu derivace funkce 3 cos sin v bodě 0 π. (0 + sin ) sin (3 cos ) cos (sin ) Přímým dosazením bez úprav dostaneme ( π ) sin π ( ) 3 cos π cos π (3 0) 0 ( ) sin π Tečna a normála Poznámka (tečna a normála) Tečna ke grafu funkce f() v bodě A [ 0, f( 0 )] má rovnici f( 0 ) f ( 0 )( 0 ). Přímka procházející bodem A [ 0, f( 0 )] kolmá k tečně v tomto bodě se nazývá normála ke grafu funkce f() v bodě A. Její rovnice je f( 0 ) f ( 0 ) ( 0) pro f ( 0 ) 0. t f( 0 ) A n 0 0 Je-li f ( 0 ) 0 (směrnice tečn je rovna nule), pak tečna má rovnici f( 0 ) a je rovnoběžná s osou, normála má rovnici 0 a je rovnoběžná s osou.

Příklad (tečna a normála) Určete rovnici tečn a normál ke grafu funkce v bodě T [, ]., () k t, k n t : ( ) n : ( ) + 3 t T n 0 3 Derivace složené funkce Věta (derivace složené funkce) Necht funkce u g() má derivaci v bodě 0 R a funkce f(u) má derivaci v bodě u 0 g( 0 ). Pak složená funkce f (g()) má v bodě 0 derivaci a platí [f (g( 0 ))] f (g( 0 )) g ( 0 ). Derivace složené funkce je rovna součinu derivací jednotlivých složek. Vzorec si lze pamatovat takto [f (g())] f (g()) g () Pro derivaci vícenásobně složené funkce analogick platí [f (g (h()))] f (g (h())) g (h()) h ()

Příklad (derivace složené funkce) (3 + 4) 5 5(3 + 4) 4 (6 ) ( ) ( ) ( ) 3 sin ( 3 + ) sin( 3 + ) cos( 3 + ) (3 ) 4 ln cos e 5 ln cos e ( sin e ) e + cos cos +cos cos ( ) + cos ( sin )( cos ) ( + cos ) sin cos ( cos ) Příklad (derivace složené funkce) 6 ln (ln ) ln ln 7 ln cos 3 5 ln cos 3 5 cos 3 5 3 cos 5 ( sin 5 ) 5 4 30 4 tg 5 ln cos 3 5 8 ln sin +(ln sin ) 9 arccos (ln sin ) sin cos arccos ( + )( ) ( 4 cotg ln sin ) ( )

Derivace všších řádů Definice (všší derivace) Necht n N. Bud f funkce a f její derivace. Druhou derivací funkce f rozumíme funkci f (f ), tj. derivaci první derivace. Obecně n-tou derivací funkce f rozumíme funkci f (n) (f (n ) ). Ted n-tá derivace je derivací (n )-ní derivace. Derivace včetně 3. řádu značíme čárkami, derivace všších řádů značíme číslicí v závorce: Příklad Vpočtěte funkce e. e f, f, f, f (4),..., f (n) e + e e ( + ) e ( + ) + e 4 4e ( + 3) Příklad Vpočtěte funkce. ( ) 4 + 4 4 + 4 4 (4 ) 4 4 3 3 (4 )3 6 3 + 3 3 6 3 6 ( 6) 6 ( 6) 4 4 ( 6)4 3 8 4 4 4 + 4 3 8 34 + 4 3 8 33 ( + 8) 6(8 ) 8 5