- Tablica izvoda eksponencijalnih i logaritamskih funkcija
Derivati jednostavnih funkcija
1. Derivat broja je nulas´ = 0
primjer:
5' = 0
Objašnjenje:
Izvod pokazuje brzinu kojom se mijenja vrijednost funkcije kada se promijeni argument. Pošto se broj ni na koji način ne menja ni pod kojim uslovima, brzina njegove promene je uvek nula.
2. Derivat varijable jednako jedan
x' = 1
Objašnjenje:
Sa svakim povećanjem argumenta (x) za jedan, vrijednost funkcije (rezultat proračuna) raste za isti iznos. Dakle, brzina promjene vrijednosti funkcije y = x je tačno jednaka brzini promjene vrijednosti argumenta.
3. Izvod varijable i faktora jednak je ovom faktoru
sx´ = s
primjer:
(3x)´ = 3
(2x)´ = 2
Objašnjenje:
U ovom slučaju, svaki put argument funkcije ( X) njegova vrijednost (y) raste With jednom. Dakle, stopa promjene vrijednosti funkcije u odnosu na brzinu promjene argumenta je tačno jednaka vrijednosti With.
Otkud to sledi
(cx + b)" = c
odnosno diferencijal linearne funkcije y=kx+b jednak je nagibu prave linije (k).
4. Modulo derivat varijable jednak je količniku ove varijable prema njenom modulu
|x|"= x / |x| pod uslovom da je x ≠ 0
Objašnjenje:
Budući da je derivacija varijable (vidi formulu 2) jednaka jedan, derivacija modula se razlikuje samo po tome što se vrijednost brzine promjene funkcije mijenja u suprotno pri prelasku početne točke (pokušajte nacrtati graf funkcije y = |x| i uvjerite se. Ovo je upravo vrijednost i vraća izraz x / |x| Kada je x< 0 оно равно (-1), а когда x >0 - jedan. To jest, u negativne vrijednosti varijable x sa svakim povećanjem promjene argumenta, vrijednost funkcije se smanjuje za potpuno istu vrijednost, a za pozitivne, naprotiv, raste, ali za potpuno istu vrijednost.
5. Izvod snage varijable jednak je proizvodu broja ovog stepena i varijable u stepenu, umanjenom za jedan
(x c)"= cx c-1, pod uslovom da su x c i cx c-1 definisani i c ≠ 0
primjer:
(x 2)" = 2x
(x 3)" = 3x 2
Da zapamtite formulu:
Uzmite eksponent varijable "dolje" kao množitelj, a zatim smanjite sam eksponent za jedan. Na primjer, za x 2 - dva je bila ispred x, a onda nam je smanjena snaga (2-1 = 1) samo dala 2x. Isto se dogodilo i za x 3 - snizimo trojku, smanjimo je za jedan, a umjesto kocke imamo kvadrat, odnosno 3x 2 . Malo "nenaučno", ali vrlo lako za pamćenje.
6.Derivat frakcije 1/x
(1/x)" = - 1 / x 2
primjer:
Pošto se razlomak može predstaviti kao povećanje do negativan stepen
(1/x)" = (x -1)" , tada možete primijeniti formulu iz pravila 5 tabele derivata
(x -1)" = -1x -2 = - 1 / x 2
7. Derivat frakcije sa promenljivom proizvoljnog stepena u nazivniku
(1/x c)" = - c / x c+1
primjer:
(1 / x 2)" = - 2 / x 3
8. korijen derivat(derivacija varijable ispod kvadratnog korijena)
(√x)" = 1 / (2√x) ili 1/2 x -1/2
primjer:
(√x)" = (x 1/2)" tako da možete primijeniti formulu iz pravila 5
(x 1/2)" \u003d 1/2 x -1/2 \u003d 1 / (2√x)
9. Derivat varijable pod korijenom proizvoljnog stepena
(n √ x)" = 1 / (n n √ x n-1)
Problem nalaženja derivacije date funkcije jedan je od glavnih u predmetu matematike u srednjoj školi i na visokoškolskim ustanovama. Nemoguće je u potpunosti istražiti funkciju, izgraditi njen graf bez uzimanja njene derivacije. Izvod funkcije se lako može pronaći ako poznajete osnovna pravila diferencijacije, kao i tablicu izvoda glavnih funkcija. Hajde da shvatimo kako pronaći derivaciju funkcije.
Derivat funkcije naziva se granica omjera prirasta funkcije i priraštaja argumenta kada inkrement argumenta teži nuli.
Prilično je teško razumjeti ovu definiciju, budući da se koncept granice ne proučava u potpunosti u školi. Ali da bismo pronašli izvode različitih funkcija, nije potrebno razumjeti definiciju, prepustimo to matematičarima i idemo direktno na pronalaženje izvoda.
Proces pronalaženja derivacije naziva se diferencijacija. Kada diferenciramo funkciju, dobićemo novu funkciju.
Za njihovo označavanje koristit ćemo latinična slova f, g itd.
Postoji mnogo različitih notacija za derivate. Koristićemo udar. Na primjer, unos g" znači da ćemo pronaći derivaciju funkcije g.
Tabela derivata
Da bi se odgovorilo na pitanje kako pronaći izvod, potrebno je dati tabelu izvoda glavnih funkcija. Za izračunavanje derivata elementarne funkcije nije potrebno izvoditi složene proračune. Dovoljno je samo pogledati njegovu vrijednost u tabeli derivata.
- (sinx)"=cosx
- (cos x)"= -sin x
- (xn)"=nxn-1
- (pr.)"=pr
- (lnx)"=1/x
- (a x)"=a x ln a
- (log a x)"=1/x ln a
- (tg x)"=1/cos 2 x
- (ctg x)"= - 1/sin 2 x
- (arcsin x)"= 1/√(1-x 2)
- (arccos x)"= - 1/√(1-x 2)
- (arctg x)"= 1/(1+x 2)
- (arcctg x)"= - 1/(1+x 2)
Primjer 1. Pronađite izvod funkcije y=500.
Vidimo da je to konstanta. Prema tabeli izvoda, poznato je da je izvod konstante jednak nuli (formula 1).
Primjer 2. Pronađite izvod funkcije y=x 100 .
to funkcija snage u kojoj je eksponent 100 i da biste pronašli njegovu derivaciju, trebate pomnožiti funkciju sa eksponentom i smanjiti je za 1 (formula 3).
(x 100)"=100 x 99
Primjer 3. Naći derivaciju funkcije y=5 x
Ovo je eksponencijalna funkcija, izračunavamo njen izvod pomoću formule 4.
Primjer 4. Naći izvod funkcije y= log 4 x
Izvod logaritma nalazimo koristeći formulu 7.
(log 4 x)"=1/x log 4
Pravila diferencijacije
Hajde sada da shvatimo kako pronaći derivaciju funkcije ako je nema u tabeli. Većina istraživanih funkcija nisu elementarne, već su kombinacije elementarnih funkcija pomoću najjednostavnijih operacija (sabiranje, oduzimanje, množenje, dijeljenje i množenje brojem). Da biste pronašli njihove derivate, morate znati pravila diferencijacije. Nadalje, slova f i g označavaju funkcije, a C je konstanta.
1. Konstantni koeficijent se može izvaditi iz predznaka izvoda
Primjer 5. Pronađite izvod funkcije y= 6*x 8
Izvadimo konstantni koeficijent 6 i razlikujemo samo x 4 . Ovo je funkcija stepena, čiju derivaciju nalazimo prema formuli 3 tabele derivacija.
(6*x 8)" = 6*(x 8)"=6*8*x 7 =48* x 7
2. Derivat zbira jednak je zbiru izvoda
(f + g)"=f" + g"
Primjer 6. Naći izvod funkcije y= x 100 + sin x
Funkcija je zbir dviju funkcija čije izvode možemo pronaći iz tabele. Pošto je (x 100)"=100 x 99 i (sin x)"=cos x. Derivat sume će biti jednak zbiru ovih izvoda:
(x 100 + sin x)"= 100 x 99 + cos x
3. Derivat razlike jednak je razlici izvoda
(f – g)"=f" – g"
Primjer 7. Naći izvod funkcije y= x 100 - cos x
Ova funkcija je razlika dvije funkcije čije izvode također možemo pronaći iz tabele. Tada je derivacija razlike jednaka razlici derivacija i ne zaboravite promijeniti predznak, jer (cos x) "= - sin x.
(x 100 - cos x) "= 100 x 99 + sin x
Primjer 8. Pronađite izvod funkcije y=e x +tg x– x 2 .
Ova funkcija ima i zbroj i razliku, nalazimo izvode svakog člana:
(e x)"=e x, (tg x)"=1/cos 2 x, (x 2)"=2 x. Tada je izvod originalne funkcije:
(e x +tg x– x 2)"= e x +1/cos 2 x –2 x
4. Derivat proizvoda
(f * g)"=f" * g + f * g"
Primjer 9. Naći izvod funkcije y= cos x *e x
Da biste to učinili, prvo pronađite izvod svakog faktora (cos x)"=–sin x i (e x)"=e x . Sada zamenimo sve u formulu proizvoda. Pomnožite derivaciju prve funkcije s drugom i dodajte proizvod prve funkcije s izvodom druge.
(cos x* e x)"= e x cos x – e x *sin x
5. Derivat količnika
(f / g) "= f" * g - f * g "/ g 2
Primjer 10. Naći izvod funkcije y= x 50 / sin x
Da biste pronašli izvod količnika, prvo pronađite izvod brojnika i nazivnika odvojeno: (x 50)"=50 x 49 i (sin x)"= cos x. Zamjenom u formuli za izvod količnika dobijamo:
(x 50 / sin x) "= 50x 49 * sin x - x 50 * cos x / sin 2 x
Derivat kompleksne funkcije
Kompleksna funkcija je funkcija predstavljena kompozicijom od nekoliko funkcija. Da biste pronašli derivaciju kompleksne funkcije, postoji i pravilo:
(u(v))"=u"(v)*v"
Pogledajmo kako pronaći derivaciju takve funkcije. Neka je y= u(v(x)) kompleksna funkcija. Funkcija u će se zvati eksterna, a v - unutrašnja.
Na primjer:
y=sin (x 3) je kompleksna funkcija.
Tada je y=sin(t) vanjska funkcija
t=x 3 - interni.
Pokušajmo izračunati derivaciju ove funkcije. Prema formuli, potrebno je pomnožiti izvode unutrašnje i vanjske funkcije.
(sin t)"=cos (t) - derivacija vanjske funkcije (gdje je t=x 3)
(x 3)"=3x 2 - izvod unutrašnje funkcije
Tada je (sin (x 3))"= cos (x 3)* 3x 2 izvod složene funkcije.
Apsolutno je nemoguće riješiti fizičke probleme ili primjere iz matematike bez znanja o derivatu i metodama za njegovo izračunavanje. Derivat je jedan od najvažnijih pojmova matematička analiza. Odlučili smo današnji članak posvetiti ovoj temeljnoj temi. Šta je derivat, šta je njegov fizički i geometrijsko značenje kako izračunati derivaciju funkcije? Sva ova pitanja mogu se spojiti u jedno: kako razumjeti derivat?
Geometrijsko i fizičko značenje izvedenice
Neka postoji funkcija f(x) , dato u nekom intervalu (a,b) . Točke x i x0 pripadaju ovom intervalu. Kada se x promijeni, mijenja se i sama funkcija. Promjena argumenta - razlika njegovih vrijednosti x-x0 . Ova razlika je zapisana kao delta x i naziva se povećanje argumenta. Promjena ili povećanje funkcije je razlika između vrijednosti funkcije u dvije točke. Definicija izvedenice:
Derivat funkcije u tački je granica omjera prirasta funkcije u datoj tački i priraštaja argumenta kada potonji teži nuli.
Inače se može napisati ovako:
Koja je svrha u pronalaženju takve granice? ali koji:
derivacija funkcije u tački jednaka je tangenti ugla između ose OX i tangente na graf funkcije u datoj tački.
![](https://i2.wp.com/zaostorage.ru/blog/2017/11/i.jpg)
Fizičko značenje izvedenice: vremenski izvod puta jednak je brzini pravolinijskog kretanja.
Zaista, još od školskih dana svi znaju da je brzina privatan put. x=f(t) i vrijeme t . Prosječna brzina u određenom vremenskom periodu:
Da biste saznali brzinu kretanja u jednom trenutku t0 morate izračunati granicu:
Prvo pravilo: izbacite konstantu
Konstanta se može izvaditi iz predznaka derivacije. Štaviše, to se mora uraditi. Prilikom rješavanja primjera iz matematike uzmite po pravilu - ako možete pojednostaviti izraz, budite sigurni da ste ga pojednostavili .
Primjer. Izračunajmo derivaciju:
Drugo pravilo: derivacija zbira funkcija
Derivat zbira dviju funkcija jednak je zbroju izvoda ovih funkcija. Isto vrijedi i za derivaciju razlike funkcija.
Nećemo dati dokaz ove teoreme, već ćemo razmotriti praktični primjer.
Pronađite derivaciju funkcije:
Treće pravilo: derivacija proizvoda funkcija
Derivat proizvoda dvije diferencijabilne funkcije izračunava se po formuli:
Primjer: pronađite derivaciju funkcije:
Rješenje:
Ovdje je važno reći o izračunavanju izvoda složenih funkcija. Derivat kompleksne funkcije jednak je proizvodu izvoda ove funkcije u odnosu na međuargument na derivaciju srednjeg argumenta u odnosu na nezavisnu varijablu.
U gornjem primjeru nailazimo na izraz:
U ovom slučaju, srednji argument je 8x na peti stepen. Da bismo izračunali derivaciju takvog izraza, prvo razmatramo derivaciju eksterne funkcije u odnosu na međuargument, a zatim množimo derivacijom samog međuargumena u odnosu na nezavisnu varijablu.
Četvrto pravilo: Derivat količnika dvije funkcije
Formula za određivanje derivacije kvocijenta dvije funkcije:
Pokušali smo da pričamo o derivatima za lutke od nule. Ova tema nije tako jednostavna kao što se čini, stoga budite upozoreni: u primjerima često postoje zamke, stoga budite oprezni pri izračunavanju izvedenica.
Za sva pitanja o ovoj i drugim temama možete se obratiti studentskoj službi. Per kratkoročno pomoći ćemo vam da riješite najteži test i da se nosite sa zadacima, čak i ako se nikada prije niste bavili izračunavanjem izvodnica.
Prikazan je dokaz i izvođenje formule za kosinusni izvod - cos(x). Primjeri izračunavanja derivata cos 2x, cos 3x, cos nx, kosinus na kvadrat, kub i na stepen n. Formula za derivaciju kosinusa n-tog reda.
Derivat u odnosu na varijablu x kosinusa od x jednak je minus sinus od x:
(cos x)′ = - sin x.
Dokaz
Da bismo izveli formulu za kosinusni izvod, koristimo definiciju derivacije:
.
Transformirajmo ovaj izraz da ga svedemo na poznate matematičke zakone i pravila. Da bismo to uradili, moramo znati četiri svojstva.
1)
Trigonometrijske formule. Potrebna nam je sljedeća formula:
(1)
;
2)
Svojstvo kontinuiteta sinusne funkcije:
(2)
;
3)
Značenje prve izuzetne granice:
(3)
;
4)
Granično svojstvo proizvoda dvije funkcije:
Ako i tada
(4)
.
Primjenjujemo ove zakone do naših granica. Prvo transformiramo algebarski izraz
.
Za to primjenjujemo formulu
(1)
;
U našem slučaju
; . Onda
;
;
;
.
Hajde da napravimo zamenu. U , . Koristimo svojstvo kontinuiteta (2):
.
Napravimo istu zamjenu i primijenimo prvu divna granica (3):
.
Pošto gore izračunate granice postoje, primjenjujemo svojstvo (4):
.
Tako smo dobili formulu za izvod kosinusa.
Primjeri
Razmislite jednostavni primjeri nalaženje izvoda funkcija koje sadrže kosinus. Nađimo derivate sljedećih funkcija:
y = cos2x; y = cos 3x; y = cos nx; y= cos 2 x; y= cos 3 x i y= cos n x.
Primjer 1
Pronađite derivate od cos 2x, cos 3x i cos nx.
Rješenje
Originalne funkcije imaju sličan oblik. Stoga ćemo pronaći derivaciju funkcije y = cos nx. Zatim, kao derivat od cos nx, zamijeniti n = 2 i n = 3 . I, tako, dobijamo formule za derivate od cos 2x i cos 3x .
Dakle, nalazimo derivaciju funkcije
y = cos nx
.
Predstavimo ovu funkciju varijable x kao kompleksnu funkciju koja se sastoji od dvije funkcije:
1)
2)
Tada je originalna funkcija složena (kompozitna) funkcija sastavljena od funkcija i :
.
Nađimo derivaciju funkcije u odnosu na varijablu x:
.
Nađimo derivaciju funkcije u odnosu na varijablu:
.
Prijavljujemo se.
.
Zamjena:
(P1) .
Sada, u formuli (P1) zamjenjujemo i :
;
.
Odgovori
;
;
.
Primjer 2
Pronađite izvode kosinusa na kvadrat, kosinusa u kubici i kosinusa podignutog na stepen n:
y= cos 2 x; y= cos 3 x; y= cos n x.
Rješenje
U ovom primjeru, funkcije također imaju sličan izgled. Stoga ćemo pronaći derivaciju najopćenitije funkcije - kosinus na stepen n:
y= cos n x.
Zatim zamjenjujemo n = 2 i n = 3. I, na taj način, dobijamo formule za izvode kosinusa na kvadrat i kosinusa na kocku.
Dakle, moramo pronaći derivaciju funkcije
.
Hajde da to prepišemo u razumljivijem obliku:
.
Predstavimo ovu funkciju kao složenu funkciju koja se sastoji od dvije funkcije:
1)
Varijabilne zavisne funkcije : ;
2)
Varijabilne zavisne funkcije : .
Tada je originalna funkcija složena funkcija sastavljena od dvije funkcije i:
.
Nalazimo derivaciju funkcije u odnosu na varijablu x:
.
Pronalazimo derivaciju funkcije u odnosu na varijablu:
.
Primjenjujemo pravilo diferencijacije kompleksne funkcije.
.
Zamjena:
(P2) .
Sada zamijenimo i:
;
.
Odgovori
;
;
.
Derivati višeg reda
Imajte na umu da je derivat od cos x prvog reda može se izraziti u smislu kosinusa na sljedeći način:
.
Nađimo izvod drugog reda koristeći formulu za izvod kompleksne funkcije:
.
Evo.
Imajte na umu da diferencijacija cos x uzrokuje da se njegov argument poveća za . Tada derivacija n-tog reda ima oblik:
(5)
.
Ova formula se može strožije dokazati metodom matematičke indukcije. Dokaz za n-ti izvod sinusa dat je na stranici “Izvod sinusa”. Za n-tu derivaciju kosinusa, dokaz je potpuno isti. Potrebno je samo zamijeniti sin sa cos u svim formulama.