Differentiation af Logaritmer

Relaterede dokumenter
Differentiation af Potensfunktioner

Frank Villa. 15. juni 2012

Differentiation af sammensatte funktioner

Lektion 6 Logaritmefunktioner

Pointen med Differentiation

Afstand fra et punkt til en linje

PeterSørensen.dk : Differentiation

Logaritmiske Transformationer

Funktionalligninger - løsningsstrategier og opgaver

Ligninger med reelle løsninger

Arealer under grafer

Differentiation af Trigonometriske Funktioner

Differentiation i praksis

Afstandsformlerne i Rummet

Differentiation. Frank Nasser. 11. juli 2011

TALTEORI Wilsons sætning og Euler-Fermats sætning.

Funktioner af flere variable

Kursusgang 5 Afledte funktioner og differentialer Repetition

TALTEORI Wilsons sætning og Euler-Fermats sætning.

TALTEORI Primfaktoropløsning og divisorer.

Delmængder af Rummet

Løsningsforslag 7. januar 2011

Oversigt [S] 2.7, 2.9, 11.4

Monotoniforhold Der gælder følgende sætninger om en differentiabel funktions monotoniforhold:

Differentialregning Infinitesimalregning

Figur y. Nøgleord og begreber Tangentlinje for graf Tangentplan for graf

Finde invers funktion til en 2-gradsfunktion - ved parallelforskydning. John V Petersen

Differentialligninger. Ib Michelsen

Harmoniske Svingninger

matx.dk Differentialregning Dennis Pipenbring

Forslag til løsning af Opgaver til ligningsløsning (side172)

Sølvkorn 11 Eksponentialfunktioner og logaritmer

10. Differentialregning

Inverse funktioner og Sektioner

Inverse funktioner. John V Petersen

MM501 forelæsningsslides

Grafteori, Kirsten Rosenkilde, september Grafteori

Potensfunktioner, Eksponentialfunktioner og Logaritmer

Mujtaba og Farid Integralregning

Egenskaber ved Krydsproduktet

Differentialregning 1.lektion. 2x MA September 2012

Variabel- sammenhænge

9 Eksponential- og logaritmefunktioner

Projekt 10.1 Er der huller i Euklids argumentation? Et moderne aksiomsystem (især for A)

Secret Sharing. Olav Geil Institut for Matematiske Fag Aalborg Universitet URL: olav.

Omskrivningsregler. Frank Nasser. 10. december 2011

1 Differentialkvotient

Den svingende streng

Bogstavregning. Formler Reduktion Ligninger Bogstavregning Side 45

Lektion 5 Det bestemte integral

Introduktion til differentialregning 1. Jens Siegstad og Annegrethe Bak

Miniprojekt 3: Fejlkorligerende køder Fejlkorrigerende koder

Projekt 2.2 Omvendt funktion og differentiation af omvendt funktion

Løsning af præmie- og ekstraopgave

Differential- regning

Om hvordan Google ordner websider

Opgave 1. 1a - To linjer Vi får opgivet linjen m: 1b - Trigonometri Vi får opgivet en trekant med følgende værdier:

Tal, funktioner og grænseværdi

1RWHWLOGLIIHUHQWLDOOLJQLQJHU

Matematisk modellering og numeriske metoder. Lektion 18

VIA læreruddannelsen Silkeborg. WordMat kompendium

Et udtryk på formena n kaldes en potens med grundtal a og eksponent n. Vi vil kun betragte potenser hvor grundtallet er positivt, altså a>0.

Matematikopgaver niveau C-B-A STX-HTX

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

Når mor eller far er ulykkesskadet. når mor eller far er ulykkesskadet

matx.dk Enkle modeller

MATEMATIK B. Videooversigt

Funktionsfamilier. Frank Nasser. 12. april 2011

Potens & Kvadratrod. Navn: Klasse: Matematik Opgave Kompendium. Opgaver: 22 Ekstra: 4 Point: Matematik / Potens & Kvadratrod

FACITLISTE TIL KAPITEL 3 ØVELSER ØVELSE 1. a) Voksende. b) Voksende. c) Konstant. d) Aftagende ØVELSE 2. a) f aftagende i f voksende i

Det danske sundhedsvæsen

Stamfunktionsproblemet

Arbejdsmiljøgruppens problemløsning

Sæt ord pa sproget. Indhold. Mål. November 2012

DM02 opgaver ugeseddel 2

π er irrationel Frank Nasser 10. december 2011

Asymptoter. for standardforsøgene i matematik i gymnasiet Karsten Juul

Differential- regning

Funktionsfamilier. Frank Villa. 19. august 2012

Analyse 1, Prøve juni r+1. Men vi har øjensynligt, at 2. r r+1

Projekt 4.6 Løsning af differentialligninger ved separation af de variable

Diskriminantformlen. Frank Nasser. 11. juli 2011

Mike Vandal Auerbach. Differentialregning (2) (1)

Det skal I vide, når I planlægger jeres barsel

MATEMATIK ( 3 h ) DATO : 8. juni 2009

Undervisningsbeskrivelse

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

Reelle tal. Symbolbehandlingskompetencen er central gennem arbejdet med hele kapitlet i elevernes arbejde med tal og regneregler.

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

Kurver i planen og rummet

Brugervejledning. ETKA Integration til KT15 i Onlinesystemet

Ang. skriftlig matematik B på hf

Tekst Notation og layout Redegørelse og dokumentation Figurer Konklusion

Stamfunktionsproblemet

Forløb om eksponential- og logaritmefunktioner

Afstandsformlen og Cirklens Ligning

t a l e n t c a m p d k Matematik Intro Mads Friis, stud.scient 27. oktober 2014 Slide 1/25

Polynomier et introforløb til TII

Beregning af bestemt integrale ved partiel integration og integration ved substitution:

Løsning af simple Ligninger

Transkript:

Differentiation af Logaritmer Frank Nasser 11. juli 2011 2008-2011. Dette dokument må kun anvendes til undervisning i klasser som abonnerer på MatBog.dk. Se yderligere betingelser for brug her.

Indhold 1 Introduktion 1 2 Differentiation af den naturlige logaritmefunktion 3 3 Andre logaritmefunktioner 6

Resumé Vi beviser at den naturlige logaritmefunktion er differentiabel og finder dens afledede. Til sidst beviser vi for en god ordens skyld hvordan alle andre logaritmefunktioner differentieres. 1 Introduktion Vi giver her to forskellige beviser for den samme sætning. Det første bevis er faktisk forkert, idet vi "glemmer"at vise at den naturlige logaritmefunktion er differentiabel, men nøjes med at finde dens afledede under forudsætning af at den er differentiabel. 1 Grunden til at vi alligevel tager dette halve bevis med er at det indeholder en rigtig god idé. Den samme idé optræder blandt andet i metoden implicit differentiation 2, og den kan bruges til at differentiere alle inverse funktioner til differentiable funktioner. Grundlæggende (og løst sagt) går ideen ud på at opskrive en sammenhæng, hvori vores funktion indgår, og derefter differentiere begge sider af lighedstegnet. Det andet bevis er en smule mere besværligt, men til gengæld mangler her ikke noget. Ideen i dette bevis er at man kigger på differenskvotienten, og ved hjælp af en snedig omskrivning får den skrevet som noget der ligner en differenskvotient for eksponentialfunktionen. Forudsætninger Forudsætningerne for at forstå begge beviser er, at man kender sammenhængen mellem den naturlige logaritmefunktion og den naturlige eksponentialfunktion og at man ved hvordan den sidste differentieres 3. 1 Se et eksempel på at sådan en "forglemmelse"kan være farlig her. 2 Læs om implicit differentiation her 3 Læs om differentiation af den naturlige eksponentialfunktion her side 1

I det første bevis forudsættes desuden at man kender kædereglen for differentiation af sammensatte funktioner 4. I det andet bevis forudsættes desuden at man kender definitionen på at en funktion er differentiabel 5. 4 Læs om regneregler for differentiation her 5 Læs om differentiable funktioner her side 2

2 Differentiation af den naturlige logaritmefunktion Sætning 1. Funktionen f givet ved: f (x) = ln(x), x R + er differentiabel, og dens afledede funktion er: f (x) = 1 x, x R +. Bevis (Bevis, version 1). givet ved: Lad f være den naturlige logaritmefunktion f (x) = ln(x), x R + For ethvert x R + gælder der følgende sammenhæng: e f (x) = x (1) Lad os et kort øjeblik definere en hjælpefunktion, nemlig: g 1 (x) = x, x R +. Denne funktion (ofte kaldet identitetsfunktionen) er differentiabel, og vi ved at g 1 (x) = 1 for alle x R +. På venstre side af ligning 1 står der en sammensat funktion, bestående af først den naturlige logaritme, og derefter den naturlige eksponentialfunktion. Lad os også give denne funktion et navn: g 2 (x) = e f (x), x R +. side 3

Hvis vi antager at f er differentiabel og kalder dens afledede funktion (som vi ikke kender endnu) for f, så er g 2 også differentiabel, og vi kan differentiere g 2 ved hjælp af kædereglen. Det giver: g 2 (x) = e f (x) f (x), x R + Men i ligning 1 står der at g 1 og g 2 er præcis den samme funktion. Derfor må g 1 og g 2 også være ens. Det betyder at for alle x R +, er: e f (x) f (x) = 1. Bruger vi nu ligning 1 endnu engang, ser vi at det kan omskrives til: x f (x) = 1 Dvs. f (x) = 1 x. Bevis (Bevis, version 2). givet ved: Lad igen f betegne den naturlige logaritme f (x) = ln(x), x R + Vi vil se på differenskvotienten i et vilkårligt punkt. Lad derfor x 0 R + være vilkårlig. Ligesom i det første bevis, bygger tricket på at: e f (x 0) = x 0 Vi omskriver differenskvotienten i x 0 ved hjælp af dette: d(x) = f (x) f (x 0) x x 0 ( x x 0 = f (x) f (x 0 ) ( e f (x) e f (x 0) = f (x) f (x 0 ) ) 1 ) 1 side 4

Vi skal se på, hvad der sker med differenskvotienten, når x x 0. Lad os for overblikkets skyld indføre to nye navne, nemlig: og Da f er en kontinuert funktion, vil y 0 = f (x 0 ) y = f (x) y y 0, når x x 0 Vi kan nu omskrive differenskvotienten videre, idet de nye betegnelser indføres: ( e y e y ) 0 1 d(x) = y y 0 Men det som står inde i parentesen er jo en differenskvotient for den naturlige eksponentialfunktion i punktet y 0. Idet x går imod x 0 vil y nærme sig y 0, og derfor vil Så alt i alt ser vi at e y e y 0 y y 0 e y 0 = e f (x 0) = e ln(x 0) = x 0 d(x) (x 0 ) 1 = 1 x 0, når x x 0 og dermed har vi vist at f er differentiabel i x 0 med f (x 0 ) = 1 x 0 side 5

3 Andre logaritmefunktioner Alle andre logaritmefunktioner er meget lette at differentiere, fordi de blot er skaleringer af den naturlige logaritmefunktion. Husk at for et hvilket som helst grundtal a > 0 er: dvs. ( ln(x) = ln a log (x)) a = log a (x) ln(a) log a (x) = 1 ln(a) ln(x) Dermed har vi følgende sætning fra regnereglen om hvordan man differentierer en konstant gange en funktion: Sætning 2. Hvis a > 0 så er logaritmefunktionen f givet ved: f (x) = log a (x), x R + differentiabel og den afledede funktion er: f (x) = 1 ln(a) 1 x side 6