Projekt 2.2 Omvendt funktion og differentiation af omvendt funktion

Relaterede dokumenter
Differentiation af Trigonometriske Funktioner

Projekt 4.9 Bernouillis differentialligning

Projekt 4.6 Løsning af differentialligninger ved separation af de variable

Preben Alsholm. 13. marts 2008

Pointen med Differentiation

matx.dk Differentialregning Dennis Pipenbring

Asymptoter. for standardforsøgene i matematik i gymnasiet Karsten Juul

Undervisningsbeskrivelse

Lektion 1. Tal. Ligninger og uligheder. Funktioner. Trigonometriske funktioner. Grænseværdi for en funktion. Kontinuerte funktioner.

Differentiation af sammensatte funktioner

Undervisningsbeskrivelse

Kapitel 7. Hvad er matematik? 1 ISBN Øvelse Øvelse a = 3 0, = 8 2,6 3 = 25 3, , =

1 monotoni & funktionsanalyse

PeterSørensen.dk : Differentiation

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

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

Projekt 4.12 Definition og differentiation af sammensat funktion og omvendt funktion

Undervisningsbeskrivelse

Elementær Matematik. Trigonometriske Funktioner

Undervisningsbeskrivelse

Differentiation. Frank Nasser. 11. juli 2011

Matematik for stx C-niveau

Undervisningsbeskrivelse

Studieplan. Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser. Oversigt over gennemførte undervisningsforløb

Løsning MatB - januar 2013

Undervisningsbeskrivelse

Projekt 8.12 Firkantstrigonometri og Ptolemaios sætning i cykliske firkanter

Differentialkvotient af cosinus og sinus

Skabelon til funktionsundersøgelser

Projekt 3.5 faktorisering af polynomier

DesignMat Uge 8 Integration og elementære funktioner

MM501 forelæsningsslides

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse for MATEMATIK C, semester Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser

1 Differentialkvotient

Integralregning Infinitesimalregning

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

Bilag til konference om evaluering Grundforløb Kernestof Faglige mål Fokuspunkter Forslag til løbende evaluering

Grafmanipulation. Frank Nasser. 14. april 2011

Undervisningsbeskrivelse

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

Undervisningsbeskrivelse

Geometri, (E-opgaver 9d)

Projekt 3.4 Fjerdegradspolynomiets symmetri

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

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

MATEMATIK A-NIVEAU-Net Forberedelsesmateriale

Løsningsforslag Mat B August 2012

Undervisningsbeskrivelse

5: Trigonometri Den del af matematik, der beskæftiger sig med figurer og deres egenskaber, kaldes for geometri. Selve

Undervisningsbeskrivelse Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser Termin Maj-juni 2019 Institution

π er irrationel Frank Nasser 10. december 2011

Undervisningsbeskrivelse

Elementær Matematik. Funktioner og deres grafer

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

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

[FUNKTIONER] Hvornår kan vi kalde en sammenhæng en funktion, og hvilke egenskaber har disse i givet fald. Vers. 2.0

Grænseværdier og Kontinuitet

D = 0. Hvis rører parablen x- aksen i et enkelt punkt, dvs. den tilhørende andengradsligning

Regning med funktioner - TAVLENOTER

Matematisk modellering og numeriske metoder. Lektion 1

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

Differentiation af Potensfunktioner

Differentialregning Infinitesimalregning

Undervisningsbeskrivelse

Introduktion til differentialregning 1. Jens Siegstad og Annegrethe Bak

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

matx.dk Enkle modeller

Løsning til aflevering - uge 12

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

1. Konstantfaktoren er 34, fremskrivningsfaktoren er 1,056 og vækstraten er 5,6%.

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

Indhold Carstensen, Frandsen, Studsgaard, MAT B HF, Systime 2006, s , 92.

Undervisningsbeskrivelse

Mujtaba og Farid Integralregning

Undervisningsplan. Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser. Oversigt over gennemførte undervisningsforløb.

Mere om differentiabilitet

Undervisningsbeskrivelse

Projekt 3.1 Fjerdegradspolynomiets symmetri

Grænseværdier og Kontinuitet

Problemløsning i retvinklede trekanter

Undervisningsbeskrivelse

MATEMATIK FOR INGENIØRER BIND 1

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

Lektion 6 Logaritmefunktioner

Grænseværdier og Kontinuitet

11. Funktionsundersøgelse

Tilsvarende har vbi i kapitel 3 set, at grafen for tredjegradspolynomiet

Ang. skriftlig matematik B på hf

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse & Oversigt over rapporter

Transkript:

ISBN 978877664974 Projekter: Kapitel. Projekt. Omvendt funktion og differentiation af omvendt funktion Projekt. Omvendt funktion og differentiation af omvendt funktion Vi har i Bbogens kapitel 4 afsnit 6 formuleret sætninger om differentiation af ln( ) og, og dér givet geometriske beviser for formlerne. Beviserne byggede på, at funktionerne er omvendte funktioner til henholdsvis e og, og dermed at deres grafer kan fremkomme ved at spejle de oprindelige grafer i i linjen y, idet denne spejling bytter om på. og. aksen. I det følgende gennemgår vi differentiation af omvendte funktioner mere generelt med anvendelse af analytiske metoder. Først introduceres begrebet omvendt funktion.. I en række tilfælde, hvor en funktion indgår i en ligning, har vi brug for at kunne fjerne funktionen, så vi kan isolere den ubekendte, som f i følgende fire ligninger: sin( ),8 e 6 5cos( t + ) 4, ln(,,7) 4,7 π I tilfælde som disse kan vi fjerne funktionen og isolere den ubekendte ved at anvende den omvendte funktion: Eksponentialfunktionen e fjernes ved at anvende den naturlige logaritmefunktion ln. ln er således den omvendte funktion til e. Den naturlige logaritme ln fjernes ved at anvende den naturlige eksponentialfunktion e. e er således den omvendte funktion til ln. sin og cos fjernes ved anvende henholdsvis sin og cos. Disse funktioner kaldes også for Arcusfunktioner, og man skriver af og til Arcsin i stedet for sin og Arccos i stedet for Arcusfunktionerne er således de omvendte til de trigonometriske funktioner. cos. Eksempel. Ligningsløsning med omvendt funktion Vi løser ligningen sin( ),8 ved hjælp af den omvendte funktion til sin, dvs. sin (sin( )) sin (,8) sin (,8),97 Vi løser ligningen e 6 ved hjælp af den omvendte funktion til e, dvs. ln: ln(e ) ln(6) ln(6),58 Øvelse Løs selv ligningerne 5cos( t + π ) 4, og ln(,,7) 4,7. sin : Definition. Omvendt funktion En funktion f er defineret på et bestemt interval I. Hvis der for enhver yværdi i værdimængden for f findes præcis én værdi i definitionsmængden, således at y f( ), så kalder vi den funktion, der knytter til y for den omvendte funktion til f, og vi betegner funktionen f. Den omvendte funktion f er således defineret ved, at f () y når y f( ) (*) Grafisk bestemmes den værdi, der er knyttet til en given yværdi, ved at vi går vandret ud fra punktet y på. aksen til vi rammer grafen for f, og derfra går vi lodret ned (eller op) til. aksen, hvor vi aflæser værdien. L&R Uddannelse A/S Vognmagergade DK48 København K Tlf: 45 Email: info@lru.dk

ISBN 978877664974 Projekter: Kapitel. Projekt. Omvendt funktion og differentiation af omvendt funktion Bemærkning. Da vi har byttet om på. og. aksen i den grafiske bestemmelse af funktionsværdierne f ( y ), så kan hele grafen for f fremkomme ved at vi spejler grafen for f i linjen med ligning y. Denne spejling bytter jo netop om på de to akser. Bemærkning. Hvis vi kombinerer de to ligninger i (*) får vi: f ( f( )) og y f( f ( )) Dette er den generelle form, som vi så illustreret med de to eksempler ovenfor. De omvendte funktioner er ofte interessante i sig selv, og i undersøgelsen af disse funktioner og af deres grafiske forløb har vi brug for kendskab til deres afledede funktioner. Vi tillader os at tale om den afledede funktion af den omvendte funktion, fordi definitionen på at være differentiabel, nemlig at være lokalt lineær, naturligvis arves af den graf, der fremkommer ved at spejle i linjen y. Vi demonstrerer nu hvorledes vi bestemmer de afledede til omvendte funktioner i de to specialtilfælde med ln og sin og formulerer derefter den generelle sætning. Sætning. Differentiation af ln( ) ln( ) er differentiabel for alle > med differentialkvotienten: ln( ) Bevis Ud fra definitionen af ln( ) som den omvendte til e har vi følgende: ln e ln( ) (e ) ( ) ln( ) e (ln( )) Udnyt reglen for sammensat differentiation, samt ( ) (ln( )) Udnyt, at e og ln( ) ophæver hinanden ( ln( ) ) Sætning. Differentiation af sin ( ) Isoler (ln( )) ved at dividere med sin ( ) er differentiabel i sin definitionsmængde med differentialkvotienten: sin ( ), < < Bevis Vi får brug for Pythagoras sætning for sin og cos : sin ( ) + cos ( ), hvor vi husker, at Formlen kan omskrives til: sin ( ) (sin( )). L&R Uddannelse A/S Vognmagergade DK48 København K Tlf: 45 Email: info@lru.dk

ISBN 978877664974 Projekter: Kapitel. Projekt. Omvendt funktion og differentiation af omvendt funktion cos( ) sin ( ) Ud fra definitionen af sin(sin ( )) (*) ( ) sin ( ) som den omvendte til sin( ) har vi følgende: sin(sin ) ( ) Udnyt reglen for sammensat differentiation, samt ( ) sin (sin ( )) sin ( ) Udnyt, at sin ( y) cos( y ), hvor y cos(sin ( )) sin ( ) sin (sin ( )) sin ( ) sin () Udnyt (*) med cos( y) sin ( y), hvor y sin ( ) Udnyt, at sin og sin ( ) <bevis slut> Isoler sin ( ) sin ophæver hinanden i sin () (sin(sin ( ))) Sætning. Differentiation af den omvendte funktion f Antag funktionen f er differentiabel i, og at f har en omvendt funktion i den definitionsmængde, vi arbejder inden for. Antag endvidere, at f ( ) ¹. Så er f differentiabel i f ( ), eller: ( f ) ( y) y f med differentialkvotient: f ( f ( y )) ( f ) ( y) Bevis. Vi følger gangen i specialtilfældene: f ( f( )) Udnyt definitionen på omvendt funktion f ( f( )) ( ) ( f ) ( f( )) f ( ) Udnyt reglen for sammensat differentiation, samt ( ) ( f ) ( y) Udnyt, at f( f ) y ( ) ( f ) ( y) Udnyt, at f ( f ( y)) f ( y ) Opgave Vis, at hver af følgende funktioner har en omvendt funktion og bestem et funktionsudtryk for de omvendte funktioner. Overvej i hvert tilfælde definitionsmængderne både for funktionen og den omvendte. a) f( ) b) f( ), ³ c) f( ), d) f( ) e) f( ) + f) Opgave a) Vis, at f( ) f( ) g) + har en omvendt funktion. b) Udnyt, at f () til at bestemme ( f ) () f + h) f + L&R Uddannelse A/S Vognmagergade DK48 København K Tlf: 45 Email: info@lru.dk

ISBN 978877664974 Projekter: Kapitel. Projekt. Omvendt funktion og differentiation af omvendt funktion Opgave 4 a) Vis, at f har en omvendt funktion. + b) Udnyt, at f () til at bestemme ( f ) () Opgave 4 a) Vis, at f( ) + har en omvendt funktion. b) Bestem ( f ) () og ( f ) () Opgave 5 æπ ö Udnyt, at cos( ) sinç til at vise formlen: è ø ( cos ) ( ), < < Opgave 6 a) Vis, at hvis a >, så kan ( sin æ ö ) ç omskrives til: èa ø ( sin æ ö ) ç a è ø a b) Udnyt resultatet i a) til at bestemme ò d 4 Opgave 7 sin( ) Funktionen tangens er defineret ved: tan( ). cos( ) a) Vis formlerne: tan ( ) + ( tan() ) cos( ) b) Udnyt resultatet fra a) til at vise: ( tan ) ( ) + Opgave 8 a) Vis, at ( tan æ ö ) ç omskrives til: èa ø a ( tan ) æ ç ö èaø a + b) Udnyt resultatet i a) til at bestemme 5 ò d 4 + Bemærkning. Før værktøjsprogrammernes tid var det en vigtig disciplin i matematik, at kunne håndtere integraler af forskellige typer af polynomiumsbrøker samt udtryk hvor der indgik kvadratrødder. Som antydet af det foregående spiller de trigonometriske funktioner og deres omvendte en stor rolle her. De blev suppleret af de hyperbolske funktioner cosh( ), sinh( ) og tanh(), der er defineret: L&R Uddannelse A/S Vognmagergade DK48 København K Tlf: 45 Email: info@lru.dk

ISBN 978877664974 Projekter: Kapitel. Projekt. Omvendt funktion og differentiation af omvendt funktion e + e e e sinh( ) cosh( ), sinh( ) og tanh(). cosh() Umiddelbart kan det forekomme mærkværdigt at kalde disse funktioner for hyperbolsk cosinus, hyperbolsk sinus og hyperbolsk tangens. Deres grafer har ikke megen lighed med graferne for de trigonometriske funktioner. Men slægtskabet antydes af følgende formler: cosh sinh ) cosh ( ) sinh() ) sinh( ) cosh( ) ) ( ) ( ) Der gælder tilsvarende en række additionsformler for de hyperbolske funktioner, der i struktur minder meget om de tilsvarende for de trigonometriske. Vi studerer de hyperbolske funktioner nærmere i et særskilt projekt. Her vil vi blot yderligere nævne resultaterne, man får ved at differentiere de omvendte hyperbolske funktioner, som supplerer resultaterne i opgaverne på en måde, så man kan løse en meget stor gruppe af integraler med polynomiumsbrøker og rodtegn eksakt: ) ( cosh ) ( ) ) ( sinh ) ( ) ) ( tanh ) ( ) + L&R Uddannelse A/S Vognmagergade DK48 København K Tlf: 45 Email: info@lru.dk