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

Podobné dokumenty
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

Matematika 2 Průběh funkce

Derivace funkce. Přednáška MATEMATIKA č Jiří Neubauer

Teorie. Hinty. kunck6am

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

Omezenost funkce. Definice. (shora, zdola) omezená na množině M D(f ) tuto vlastnost. nazývá se (shora, zdola) omezená tuto vlastnost má množina

Derivace funkce Otázky

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

Teorie. Hinty. kunck6am

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

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

Základy matematiky pro FEK

I. 7. Diferenciál funkce a Taylorova věta

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

III. Diferenciál funkce a tečná rovina 8. Diferenciál funkce. Přírůstek funkce. a = (x 0, y 0 ), h = (h 1, h 2 ).

Parciální derivace a diferenciál

Matematická analýza pro informatiky I. Derivace funkce

Parciální derivace a diferenciál

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

goniometrickém tvaru z 1 = z 1 (cosα 1 +isinα 1 ), z 2 = z 2 (cosα 2 +isinα 2 ) Jejich součin = z 1 ( z 2 z 2 Jejich podíl: n-tá mocnina:

DERIVACE FUNKCE, L HOSPITALOVO PRAVIDLO

Funkce jedn e re aln e promˇ enn e Derivace Pˇredn aˇska ˇr ıjna 2015

Metody výpočtu limit funkcí a posloupností

Diferenciální počet - II. část (Taylorův polynom, L Hospitalovo pravidlo, extrémy

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

Management rekreace a sportu. 10. Derivace

Kapitola 7: Integrál.

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

Funkce. Limita a spojitost

Limita funkce. FIT ČVUT v Praze. (FIT) Limita funkce 3.týden 1 / 39

11. Číselné a mocninné řady

PRIMITIVNÍ FUNKCE. Primitivní funkce primitivní funkce. geometrický popis integrály 1 integrály 2 spojité funkce konstrukce prim.

Úvodní informace. 17. února 2018

I. 4. l Hospitalovo pravidlo

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 =

Matematická analýza III.

INTEGRÁLY S PARAMETREM

má spojité parciální derivace druhého řádu ve všech bodech této množiny. Výpočtem postupně dostaneme: y = 9xy2 + 2,

PRIMITIVNÍ FUNKCE DEFINICE A MOTIVACE

Kapitola 7: Neurčitý integrál. 1/14

Derivace a monotónnost funkce

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.

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

1 L Hospitalovo pravidlo

Matematika 1A. PetrSalačaJiříHozman Fakulta přírodovědně-humanitní a pedagogická Technická univerzita v Liberci

Bakalářská matematika I

Michal Fusek. 10. přednáška z AMA1. Ústav matematiky FEKT VUT, Michal Fusek 1 / 62

VII. Limita a spojitost funkce

IV. Základní pojmy matematické analýzy IV.1. Rozšíření množiny reálných čísel

Kapitola 2: Spojitost a limita funkce 1/20

DERIVACE FUNKCE, L HOSPITALOVO PRAVIDLO

Kapitola 7: Integrál. 1/17

Definice Řekneme, že funkce z = f(x,y) je v bodě A = [x 0,y 0 ] diferencovatelná, nebo. z f(x 0 + h,y 0 + k) f(x 0,y 0 ) = Ah + Bk + ρτ(h,k),

arcsin x 2 dx. x dx 4 x 2 ln 2 x + 24 x ln 2 x + 9x dx.

Zimní semestr akademického roku 2014/ prosince 2014

0.1 Funkce a její vlastnosti

Limita a spojitost funkce

(5) Primitivní funkce

LIMITA FUNKCE, SPOJITOST FUNKCE

Matematika (KMI/PMATE)

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

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

Matematika III. Miroslava Dubcová, Daniel Turzík, Drahoslava Janovská. Ústav matematiky

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.

1 Množiny, výroky a číselné obory

2.6. Limita funkce. Nechť c R jevnitřnínebokrajníbodintervaludefiničníhooborufunkce

verze 1.3 kde ρ(, ) je vzdálenost dvou bodů v R r. Redukovaným ε-ovým okolím nazveme ε-ové okolí bodu x 0 mimo tohoto bodu, tedy množinu

Matematika 1. Matematika 1

ÚSTAV MATEMATIKY A DESKRIPTIVNÍ GEOMETRIE. Matematika 0A1. Cvičení, zimní semestr. Samostatné výstupy. Jan Šafařík

Definiční obor funkce

Základy matematické analýzy

dx se nazývá diferenciál funkce f ( x )

Matematika I A ukázkový test 1 pro 2011/2012. x + y + 3z = 1 (2a 1)x + (a + 1)y + z = 1 a

Řešení 1a Budeme provádět úpravu rozšířením směřující k odstranění odmocniny v čitateli. =lim = 0

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

Číselné posloupnosti

Matematika 1 Jiˇr ı Fiˇser 19. z aˇr ı 2016 Jiˇr ı Fiˇser (KMA, PˇrF UP Olomouc) KMA MAT1 19. z aˇr ı / 19

Funkce zadané implicitně

Derivace funkcí více proměnných

Matematika I A ukázkový test 1 pro 2014/2015

7B. Výpočet limit L Hospitalovo pravidlo

Matematika I (KMI/PMATE)

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

Text může být postupně upravován a doplňován. Datum poslední úpravy najdete u odkazu na stažení souboru. Veronika Sobotíková

Limita a spojitost LDF MENDELU

Matematika 1. Jiří Fišer. 21. září Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT1, MT1 21. září / 53

Teorie. Hinty. kunck6am

5.3. Implicitní funkce a její derivace

ÚSTAV MATEMATIKY A DESKRIPTIVNÍ GEOMETRIE. Matematika I/1 BA06. Cvičení, zimní semestr

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

Posloupnosti a řady. 28. listopadu 2015

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:

Matematika vzorce. Ing. Petr Šídlo. verze

0.1 Úvod do matematické analýzy

LEKCE10-RAD Otázky

VI. Derivace složené funkce.

Limita a spojitost funkce

7. Aplikace derivace

Aplikace derivace a průběh funkce

(1) Limity. Kristýna Kuncová. Matematika B2 18/19. Kristýna Kuncová (1) Limity 1 / 27

Transkript:

Diferenciál funkce Derivace vyšších řádů L Hospitalovo pravidlo Jiří Fišer 22. a 23. března 2011 Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT2 Přednáška č. 6 22. a 23. března 2011 1 / 18

y ω(h) dy O x Obrázek: Geometrický význam diferenciálu funkce. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT2 Přednáška č. 6 22. a 23. března 2011 2 / 18

Definice Diferenciálem funkce f v bodě x 0 nazýváme výraz df(x 0 )=f (x 0 ) dx, kde dx(= x) je konstantní přírůstek (diferenciál) nezávisle proměnné. Diferenciálem funkce f na množině M nazýváme funkci kde x M. dy= f (x) dx, Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT2 Přednáška č. 6 22. a 23. března 2011 3 / 18

Ze vztahu dy= f (x) dx vidíme, dy že Leibnizův symbol pro derivaci funkce dx je skutečným zlomkem podílem diferenciálu funkce a diferenciálu nezávisle proměnné. Také vzorce pro derivaci složené funkce a inverzní funkce lze chápat jako operace se skutečnými zlomky. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT2 Přednáška č. 6 22. a 23. března 2011 4 / 18

Užití diferenciálu Užití diferenciálu v přibližných výpočtech je založeno na přibližné rovnosti f(x 0 + x)=f(x 0 )+ y f(x 0 )+ dy= f(x 0 )+f (x 0 ) x. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT2 Přednáška č. 6 22. a 23. března 2011 5 / 18

Pomocí diferenciálu funkce vypočtěte přibližnou hodnotu 0, 982. Řešení. 0, 982=f(0, 982)=f(1 0, 018)=f(x0 + x) f(x 0 )+f (x 0 ) x, 0, 982 f(1)+f (1) ( 0, 018)= 1+ 1 2 ( 0, 018)=0, 991. 1 Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT2 Přednáška č. 6 22. a 23. března 2011 6 / 18

Derivace vyšších řádů Funkce y= sin x má derivaci y = cos x. Toto je opět funkce, která má derivaci a platí(y ) = sin x. Definice Má-li funkce f v bodě x (na množině M) derivaci(f ), označíme tuto derivaci f a nazveme derivace druhého řádu (druhá derivace) funkce f. Podobně derivaci n-tého řádu (n-tou derivaci) f (n) definujeme vztahem ( f (n) = f (n 1)). Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT2 Přednáška č. 6 22. a 23. března 2011 7 / 18

Označení podle Leibnize: d2 f (čti d dvě f podle dx na druhou ), dx2 d 2 f dy 2, d 2 ( dn f d n ) dx 2(f(x)), dx n, f dx n, apod. x=x 0 Označení podle Cauchyho: D 2 f, D n y, apod. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT2 Přednáška č. 6 22. a 23. března 2011 8 / 18

Určete všechny derivace funkce y= 3x 2 2x 1. Určete 2. derivaci funkce y= sin x v bodě x 0 = π 2. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT2 Přednáška č. 6 22. a 23. března 2011 9 / 18

Některé vzorce pro n-tou derivaci elementárních funkcí 1) Funkce e x : n N je (e x ) (n) = e x ; podobně pro funkci a x máme (a x ) (n) = a x (ln a) n. 2) Funkce sin x, cos x. Platí: f (n+4) = f (n), takže takto lze zjistit derivaci libovolného řádu. Platí též vzorec ( (sin x) (n) = sin x+ n π ). 2 3) Funkce sh x, ch x. Zde f (n+2) = f (n). 4) Funkce x n, n N. (x n ) (n) = n!,(x n ) (m) = 0, m N, m > n. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT2 Přednáška č. 6 22. a 23. března 2011 10 / 18

Leibnizovo pravidlo pro n-tou derivaci součinu: (uv) (n) = u (n) v+ ( ) n u (n 1) v + 1 ( ) n + u v (n 1) + uv (n). n 1 ( ) n u (n 2) v + 2 Určete 120. derivaci funkce y= x 2 e x. Řešení. e x (x 2 + 240x+ 14280). Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT2 Přednáška č. 6 22. a 23. března 2011 11 / 18

L Hospitalovo pravidlo [ ] 0 Následující věta se týká výpočtu limit typu. Podobné tvrzení lze [ 0 vyslovit i pro limity typu a obě pak použít k výpočtu několika ] dalších typů limit. Věta (L Hospitalovo pravidlo) Necht 1) funkce f, g mají derivace v P(a), kde a R, 2) lim x a f(x)=0, lim g(x)=0, x a 3) existuje vlastní nebo nevlastní lim x a f (x) g (x) = K. Pak existuje i f(x) lim x a g(x) a rovná se K. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT2 Přednáška č. 6 22. a 23. března 2011 12 / 18

L Hospitalovo pravidlo arctg(x 2) Vypočtěte lim x 2 x 2. 4 [ 1 4] ln x Vypočtěte lim x 1 x 1. [1] Vypočtěte lim x + 6x 2 + 5x+ 4 3x 3 + 2x 2 + 1. [2] Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT2 Přednáška č. 6 22. a 23. března 2011 13 / 18

L Hospitalovo pravidlo L Hospitalovo pravidlo platí i pro jednostranné limity. ln x Vypočtěte lim x 0+ cotg x. [0] Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT2 Přednáška č. 6 22. a 23. března 2011 14 / 18

L Hospitalovo pravidlo L Hospitalovo pravidlo neplatí naopak a to v tomto smyslu: z existence limity podílu funkcí neplyne existence limity podílu jejich derivací nebo, což je totéž, z neexistence limity podílu derivací ještě neplyne neexistence limity podílu funkcí. sin x Například lim = 1. x 0 x Někdy je potřebné použít l Hospitalovo pravidlo i vícekrát, případně provádět při výpočtu úpravy, které postup zjednoduší. 1 cos 3x Vypočtěte lim x 0 sin 2 x. [ ] 9 2 Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT2 Přednáška č. 6 22. a 23. března 2011 15 / 18

L Hospitalovo pravidlo Při výpočtu limit typu součin funkcí na podíl f 1 g [0 ] součinu funkcí f g upravíme nebo naopak g 1 f tak, aby to bylo vhodné pro použití l Hospitalova pravidla tedy například funkci logaritmickou je zpravidla nejvhodnější nechat v čitateli. Vypočtěte lim x ln x. [0] x 0+ Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT2 Přednáška č. 6 22. a 23. března 2011 16 / 18

L Hospitalovo pravidlo Počítáme-li limitu typu[ ] rozdílu funkcí f g, upravíme rozdíl funkcí na podíl: f g= 1 1 1 g = 1 f. 1 1 1 f g fg Vypočtěte lim (cotg 2 x 1x ) x 0 2. Řešení. 2 ; před použitím l Hospitalova pravidla nejprve získaný zlomek 3 vhodně rozložíme na součin funkcí. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT2 Přednáška č. 6 22. a 23. března 2011 17 / 18

L Hospitalovo pravidlo U limit typu pro funkce [0 0 ],[ 0 ] a[1 ] f g postupujeme tak, že tuto funkci nejprve upravíme na tvar e g ln f(x), limitu přeneseme do exponentu (podle věty o limitě složené funkce) a v exponentu dostaneme limitu typu [0 ]. Vypočtěte lim x 0+ xsin x. [1] Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MAT2 Přednáška č. 6 22. a 23. března 2011 18 / 18