Differentiation af sammensatte funktioner

Relaterede dokumenter
Differentiation af Potensfunktioner

Introduktion til differentialregning 1. Jens Siegstad og Annegrethe Bak

matx.dk Differentialregning Dennis Pipenbring

Regning med funktioner - TAVLENOTER

1 Differentialkvotient

matx.dk Mikroøkonomi

Differentiation af Logaritmer

PeterSørensen.dk : Differentiation

Differentiation af Trigonometriske Funktioner

MM501 forelæsningsslides

Mike Vandal Auerbach. Differentialregning (2) (1)

Differentiabilitet. f(h) = f(x 0 +h) f(x 0 ). y = f(x) f(h) df(h) Figur 1: Tangent, tilvækst og differential. lim. df(h) = f (x 0 )h.

10. Differentialregning

Differentiation. Frank Nasser. 11. juli 2011

Betydningen af ordet differentialkvotient...2. Sekant...2

z + w z + w z w = z 2 w z w = z w z 2 = z z = a 2 + b 2 z w

Differentiation i praksis

Projekt 2.2 Omvendt funktion og differentiation af omvendt funktion

Differential- regning

Pointen med Differentiation

Matematikprojekt. Differentialregning. Lavet af Arendse Morsing Gunilla Olesen Julie Slavensky Michael Hansen. 4 Oktober 2010

Contents. Introduktion 2

Sætning (Kædereglen) For f(u), u = g(x) differentiable er den sammensatte funktion F = f g differentiabel med

matx.dk Enkle modeller

Differentialregning. Ib Michelsen

11. Funktionsundersøgelse

Supplerende opgaver. 0. Opgaver til første uge. SO 1. MatGeo

En differentiabel funktion hvis afledte ikke er kontinuert Søren Knudby

Løsningsforslag 27. januar 2011

Mujtaba og Farid Integralregning

Bedste rette linje ved mindste kvadraters metode

Analyse 1, Prøve 2 Besvarelse

Opvarmningsopgaver. Gang parentesen ud: Forkort brøken: Gang parentesen ud: (1.5 + x) 2 (1 + x) 3. Forkort brøken. Gang parentesen ud: (x 0 + x) 3

Mere om differentiabilitet

VUC Vestsjælland Syd, Slagelse Nr. 1 Institution: Projekt Trigonometri

Oversigt [S] 2.7, 2.9, 11.4

MM501 forelæsningsslides

Differentialligninger. Ib Michelsen

Nøgleord og begreber Analysens hovedsætning Stamfunktioner Itereret integral Test itereret integral Fubinis sætning Test Fubini Eksempler Test produkt

Asymptoter. for standardforsøgene i matematik i gymnasiet Karsten Juul

Kapitel 2. Differentialregning A

A U E R B A C H. (2) f. a x b

M A T E M A T I K B 2

Partielle afledede og retningsafledede

Differentialkvotient af cosinus og sinus

Matematik B2. Mike Auerbach. (2) f (1)

Løsning MatB - januar 2013

Test grafisk afledede Højere partielle afledede Differentiationsordenen er ligegyldig Partielle differentialligninger Test Laplaces ligning

Løsninger til eksamensopgaver på A-niveau 2019 ( ) ( )

Mike Vandal Auerbach. Funktioner.

Løsningsforslag MatB Jan 2011

Projekt 4.12 Definition og differentiation af sammensat funktion og omvendt funktion

Matematikkens mysterier - på et obligatorisk niveau. 5. Differentialregning

Numeriske metoder - til løsning af differentialligninger - fra borgeleo.dk

MATEMATIK A-NIVEAU-Net Forberedelsesmateriale

Løsningsforslag Mat B August 2012

M A T E M A T I K A 2

Taylorudvikling I. 1 Taylorpolynomier. Preben Alsholm 3. november Definition af Taylorpolynomium

13 -Integralregning. Hayati Balo, AAMS,Århus. 1. Det ubestemte integrale som betegnes med f (x)dx. 2. Det bestemte integrale som betegnes med b

Differentialregning. Supplerende opgaver til HTX Matematik 1 Nyt Teknisk Forlag. Opgaverne må frit benyttes i undervisningen.

Matematik A. Studentereksamen. Forberedelsesmateriale til de digitale eksamensopgaver med adgang til internettet

Introduktion til Laplace transformen (Noter skrevet af Nikolaj Hess-Nielsen sidst revideret marts 2013)

BEVISER TIL KAPITEL 3

Side 1 af 10. Undervisningsbeskrivelse. Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser. Termin Maj-juni 2009/10

Grænseværdier og Kontinuitet

Ang. skriftlig matematik B på hf

A U E R B A C H M I K E (2) (1)

Taylor s approksimationsformler for funktioner af én variabel

MATEMATIK A-NIVEAU. Kapitel 1

Taylor s approksimationsformler for funktioner af én variabel

Besvarelser til Calculus og Lineær Algebra Globale Forretningssystemer Eksamen - 3. Juni 2014

Mini-formelsamling. Matematik 1

Mat H /05 Note 2 10/11-04 Gerd Grubb

Funktioner af to variable

Monotoniforhold Der gælder følgende sætninger om en differentiabel funktions monotoniforhold:

Løsninger til eksamensopgaver på A-niveau 2016

Matematik A2. Mike Auerbach (2) (1)

Differentialregning ( 16-22)

Grænseværdier og Kontinuitet

Differentialregning i R k

Oversigt [S] 2.7, 2.9, 11.4

MASO Uge 7. Differentiable funktioner. Jesper Michael Møller. Uge 7. Formålet med MASO. Department of Mathematics University of Copenhagen

Løsningsforslag MatB Juni 2014

Antag at. 1) f : R k R m er differentiabel i x, 2) g : R m R p er differentiabel i y = f(x), . p.1/18

Mat H 2 Øvelsesopgaver

MATEMATIK A-NIVEAU Vejledende eksempler på eksamensopgaver og eksamensopgaver i matematik, 2012 Differentialligninger

Differentialregning med TI-Interactive! Indledende differentialregning Tangenter Monotoniforhold og ekstremum Optimering Jan Leffers (2009)

Integralregning Infinitesimalregning

Løsningsforslag MatB Juni 2012

Reeksamen i Calculus

Løsninger til eksamensopgaver på A-niveau 2017

Løsningsforslag MatB December 2013

Besvarelser til Calculus og Lineær Algebra Globale Forretningssystemer Eksamen - 8. Juni 2015

Grænseværdier og Kontinuitet

Løsningsforslag Mat B 10. februar 2012

Løsningsvejledning til eksamenssæt fra juni 2008 udarbejdet af René Aagaard Larsen i Maple

Løsningsforslag MatB Juni 2013

Grafisk bestemmelse - fortsat Støttepunkter. Grafisk bestemmelse y. giver grafen. Niveaukurver og retning u = ( 1

Projekt 4.6 Løsning af differentialligninger ved separation af de variable

Undervisningsbeskrivelse

Transkript:

1/7 Differentiation af sammensatte funktioner - Fra www.borgeleo.dk En sammensat funktion af den variable x er en funktion, vor x først indsættes i den såkaldte indre funktion. Resultatet fra den indre funktion indsættes så i den såkaldte ydre funktion. Herved fås resultatet: den sammensatte funktions værdi i x. Hvis vi indfører navne på funktionerne, kan vi udtrykke det på følgende måde: (1) Indre funktion: u = g(x) (2) Ydre funktion: y = f(u) Den sammensatte funktion s(x) er så defineret sådan: s(x) = f(g(x)) - se figuren nedenfor. x-talmængde g u-talmængde f y-talmængde x u = g(x) y = f(u) = f(g(x)) s Sammensat funktion s(x) = f(g(x)) Opgave 1 Vi ønsker at danne den sammensatte funktion s(x) = f(g(x)), vor g(x) = 2x 1 og f(u) = u a) Udregn s(1), s(5) og s(13) ved at begynde med at udregne g(1), g(5) og g(13) og så indsætte disse tal i funktionen f(u) i stedet for u. b) Opstil et udtryk for s(x)

2/7 c) Opskriv definitionsmængden for s(x) Opgave 2 Vi ser på den sammensatte funktion s(x) = (3x + 1) 2 a) Opskriv en forskrift for den indre funktion g(x) b) Opskriv en forskrift for den ydre funktion f(u) c) Udregn parentesen i anden i den sammensatte funktion ovenfor, og bestem erefter den afledede funktion s (x) d) Beregn så s (0), s (1) og s (5) Vi vil erefter se på, vordan vi generelt beregner den aflede funktion af en sammensat funktion. Vi benytter de samme betegnelser som ovenfor, se (1) og (2). Med disse betegnelser kan den aflede funktion differentieres på følgende måde: (3) dy = dy du dx du dx kædereglen Eller med andre betegnelser: (3a) s (x) = f (u) g (x), vor u skal udskiftes med g(x) vor den sammensatte funktion s er givet ved s(x) = f(g(x)) Eksempel Vi ser på funktionen s(x) = (2x + 1) 3 Vi opfatter funktionen som sammensat af den ydre funktion f(u) = u 3 med den afledede funktion f (u) = 3 u 2 og den indre funktion g(x) = 2x + 1 med den afledede funktion g (x) = 2 Vi kan nu beregne differentialkvotienten af den sammensatte funktion ved jælp af (3a): s (x) = f (u) g (x) = 3 u 2 2 = 3 (2x + 1) 2 2 = 6 (2x + 1) 2 F.eks. er s (1) = 6 (2 1 + 1) 2 = 6 3 2 = 54

3/7 Læg mærke til, at den variable u udskiftes med 2x+1 i overensstemmelse med reglen (3a) Opgave 3 a) Beregn den afledede funktion s (x) for den funktion, der optræder i opgave 1. b) Udregn s (1), s (5) og s (13) Opgave 4 a) Beregn den afledede funktion s (x) for den funktion, der optræder i opgave 2. b) Udregn s (0), s (1) og s (5) c) Sammenlign disse resultater med opgave 2 Opgave 5 a) Beregn den afledede funktion af s(x) = (10x 3) 7 b) Beregn den afledede funktion af s(x) = 1 3x 2 og erefter s (1)

4/7 Bevis for reglen for differentiation af sammensatte funktioner Vi benytter de samme betegnelser, som blev indført på side 1 af dette dokument: Indre funktion: u = g(x) Ydre funktion: y = f(u) Den sammensatte funktion s kan også skrives som s(x) = f(g(x)). Vi danner tilvæksten i funktionen g(x): (4) u = g = g(x 0 + x) g(x 0 ) vor x er tilvæksten i x Og danner også tilvæksten i funktionen f(u): (5) y = f = f(u 0 + Δu) f(u 0 ) vor Δu er givet ved (4) Det forudsættes, at funktionen g er differentiabel i tallet x 0, således at (6) g x g (x 0) når x 0 Og at funktionen f er differentiabel i u 0 = g(x 0 ), sådan at (7) f u f (u 0) når u 0 (som u gør, når x 0, fordi g er kontinuert i x 0 ) Vi udregner så differens-kvotienten for den sammensatte funktion: (8) y = y u = f g x u x u x Her er y differenskvotienten for den sammensatte funktion s(x) (der begynder i x og ender i y), x og vi kan derfor betegne denne med s. Altså omformes (8) til (8a) s = f g x u x x I (8) ar vi først brugt en regneregel for brøker og også udnyttet (4) og (5). Endelig ser vi på, vad der sker med (8) når x 0 (og dermed u 0): (9) s x = f u g x f (u 0) g (x 0 ) når x 0 Hermed ar vi vist, at den sammensatte funktion s(x) = f(g(x)) er differentiabel i x 0, og (10) s (x 0 ) = f (u 0 ) g (x 0 ), vor u 0 = g(x 0 ) Betydningen af denne sætning er det samme som betydningen af kædereglen (3).

5/7 Differentiation af den naturlige eksponentialfunktion e x Vi definerer funktionen f(x) på følgende måde: (11) f(x) = e x Vi skal altså forsøge at finde f (x 0 ). Vi begynder med at bestemme f (0). 1) f = f() f(0) = e e 0 = e 1 2) f = e 1 3) f = e 1? når 0 Opgave 6 a) For at finde ud af, vilket tal, differenskoefficienten nærmer sig, når nærmer sig 0, skal du udfylde tabellen nedenfor. 0,1 0,05 0,01 0,005 0,001 e 1 b) Hvad konkluderer du mt. punkt 3) ovenfor? Og vad bliver værdien af f (0)? Vi vil nu bestemme f (x 0 ). Vi går frem som ovenfor: 1) f = f(x 0 + ) f(x 0 ) = e x 0+ e x 0 = e x 0 e e x 0 = e x 0 (e 1) 2) f = ex 0(e 1) 3) f = ex 0 e 1 = e x 0 e 1 e x 0? når 0 Skriv ind, vad der skal stå på spørgsmålets plads - se øvelse 6. Altså ar vi argumenteret for, at (12) f(x) = e x f (x 0 ) = e x 0 den afledede af den naturlige eksponentialfunktion Den afledede funktion af den naturlige eksponentialfunktion er altså funktionen selv!

6/7 Opgave 7 Bestem den afledede funktion, når 1) s(x) = e 0,01x 2) s(x) = e 3x 3) s(x) = e x2 4x+1 4) s(x) = e x 5) s(x) = e x Differentiation af den naturlige logaritmefunktion ln (x) For at finde den afledede funktion af den naturlige eksponentialfunktion, udnytter vi, at den naturlige eksponentialfunktion og den naturlige eksponentialfunktion er inandens omvendte funktioner. Derfor er (13) e ln (x) = x Vi differentierer nu denne ligning på begge sider efter reglen om sammensatte funktioner og får (14) e ln (x) ln (x) = 1 Heraf får vi - idet vi udnytter (13): (15) x ln (x) = 1, altså (16) ln (x) = 1 x den afledede af den naturlige logaritmefunktion Opgave 8 Som vi tidligere ar vist, er der følgende sammenæng mellem funktionerne ln(x) og log (x): ln(x) = ln (10) log (x) Brug denne sammenæng til at bestemme den aflede funktion log (x). Opgave 9 - differentiation af a x 1) Begrund sammenængen a x = e x ln (a) 2) Benyt denne sammenæng til at begrunde, at den afledede funktion af a x er a x ln (a) 3) Bestem den afledede funktion af 10 x

7/7 Opgave 10 - differentiation af x a 1) Begrund sammenængen x a = e a ln (x), vor a er et reelt tal og x er et positivt tal 2) Benyt sammenængen ovenfor til at vise, at den afledede funktion af x a er ax a 1 3) Bestem den afledede funktion af x π