Logga in
Innehållet handlar om deriveringsregler för potensfunktioner. Den förklarar hur man kan använda dessa regler för att derivera olika typer av funktioner, inklusive de som innehåller bråk och rotuttryck. Sidan ger en detaljerad genomgång av hur man kan omvandla dessa uttryck till potensform och sedan använda deriveringsreglerna för att hitta derivatan. Dessutom innehåller sidan flera exempel och steg-för-steg-lösningar för att hjälpa läsaren att förstå och tillämpa koncepten. Detta är en utmärkt lektionen för studenter som vill förbättra sina färdigheter i derivering och förstå hur man kan tillämpa dessa tekniker på olika typer av funktioner.
Visa mindre Visa mer expand_more| | 7 sidor teori |
| | 17 Uppgifter - Nivå 1 - 3 |
| | Varje lektion är menad motsvara 1-2 lektioner i klassrummet. |
I den här lektionen går vi igenom följande begrepp:
Begreppet derivata kan syfta på lutningen i en viss punkt, men det kan också vara en funktion som beskriver hur derivatan beror på olika x-värden. När man deriverar en funktion f(x) får man derivatan f'(x) som också är en funktion. Genom att sätta in ett x-värde i f'(x) kan man beräkna derivatans värde för detta x. Exempelvis innebär f'(2) att man beräknar derivatans värde för f(x) när x=2. Förutom skrivsättet f'(x) kan derivatan till en funktion f även skrivas som D(f(x)) som utläses "derivatan av f(x)": f'(x) ⇔ D(f(x)).
Detta är användbart om man vill se vilken funktion som deriveras. T.ex. kan derivatan av f(x)=4x^2 skrivas D(4x^2). För att derivera en funktion kan man använda derivatans definition eller deriveringsregler. Deriveringsreglerna talar om hur olika typer av funktioner deriveras utan att man behöver använda definitionen för derivata.För att derivera en potensfunktion f(x)=x^n, där n är en konstant, multiplicerar man x^n med n och minskar exponenten med 1.
f(x+h)= (x+h)^2 och f(x)= x^2
Utveckla med första kvadreringsregeln
Förenkla termerna
Dela upp i faktorer
Bryt ut h
Förenkla kvot
h → 0
Deriveringsregeln gäller alltså när n = 2, och det går att visa det för alla n också.
a=a^1
Derivera funktion
D(x^n) = nx^(n-1)
a^0=1
Derivera potensfunktionerna.
f(x) = x^7
g(x) = x^(2,3)
h(x) = x^(- 10)
k(x) = x
När du deriverar en potensfunktion multiplicerar du funktionsuttrycket med exponenten och minskar sedan exponenten med 1.
Använd deriveringsregeln för potensfunktioner.
Använd deriveringsregeln för potensfunktioner.
Använd deriveringsregeln för potensfunktioner.
Detta är fyra funktioner som kan skrivas på formen x^n, så vi använder deriveringsregeln för potensfunktioner. Den säger att en funktion på formen f(x) = x^n har derivatan f'(x) = nx^(n-1). Man läser alltså av exponenten och sätter den som koefficient framför funktionen och minskar sedan exponenten med 1. Vi börjar med f(x) = x^7.
Derivera funktion
D(x^n) = nx^(n-1)
Subtrahera term
För g(x) = x^(2.3) är exponenten inte ett heltal, men det påverkar inte hur man använder regeln. Man får derivatan
g'(x) = 2,3x^(2,3 - 1) = 2,3x^(1,3).
Nästa funktion har en negativ exponent, men vi kan fortfarande använda samma regel. Derivatan av h(x) = x^(-10) är alltså
h'(x) = -10x^(-10 - 1) = -10x^(-11).
Till sist har vi k(x) = x, som vi skulle kunna derivera på samma sätt genom att skriva om x som x^1. Men vi kan lika gärna använda specialregeln D(x)=1:
k'(x) = 1.
Ofta vill man bestämma värdet för en funktions derivata i en specifik punkt. Exempelvis kan man bestämma f'(5) för f(x)=x^4. Det innebär att man ska bestämma derivatan när x=5.
x= 5
Beräkna potens
Multiplicera faktorer
Derivatans värde är alltså 500 i när x=5.
Rotuttryck och bråk där variabeln står i nämnaren kan ibland skrivas om på potensform. T.ex. kan sqrt(x) skrivas om som en potens med exponenten 0,5, sqrt(x)=x^(0,5), och 1x^2 kan skrivas som en potens med negativ exponent: 1/x^2=x^(- 2). Detta kan utnyttjas för att skriva om vissa funktioner till formen f(x)=x^n så att man kan använda deriveringsregeln för potensfunktioner. Detta gäller exempelvis funktionen f(x)=1/sqrt(x).
Derivera funktion
D(x^n) = nx^(n-1)
När man har kommit så här långt är man egentligen färdig med deriveringen, så det sista steget i metoden behöver inte alltid användas.
a^(- b)=1/a^b
Skriv i bråkform
a^(mn)=sqrt(a^m)
Dela upp i faktorer
sqrt(a* b)=sqrt(a)*sqrt(b)
sqrt(a^2)=a
Multiplicera bråk
I det här fallet kan man alltså skriva derivatan till funktionen f(x)= 1sqrt(x) som f'(x)=-1/2x sqrt(x).
Derivera funktionen.
f(x) = 1/sqrt(x)
Bestäm 5* f'(32). Svara exakt.
Börja med att skriva om rotuttrycket som en potens med en bråkrationell exponent.
Ersätt sedan 32 med x i derivatan av funktionen och multiplicera resultatet med 5.
Funktionen innehåller ett rotuttryck — skriv om det som en potens med en bråkrationell exponent. Det kan sedan uttryckas med en negativ exponent.
sqrt(a)=a^(1/n)
1/a^b=a^(- b)
Nu kan vi derivera med hjälp av deriveringsregeln för potensfunktioner.
Derivera funktion
D(x^n) = nx^(n-1)
Subtrahera term
1/b* a = a/b
Slutligen kan vi skriva om det så att det liknar den ursprungliga funktionen.
a/b=1/b* a
a^(- b)=1/a^b
a^(mn)=sqrt(a^m)
Dela upp i faktorer
sqrt(a* b)=sqrt(a)*sqrt(b)
sqrt(a^5)=a
Multiplicera faktorer
Multiplicera först derivatan med 5. Sätt sedan in x = 32.
x= 32
Skriv som potens
sqrt(a^5)=a
Multiplicera faktorer
Eftersom g(x) står på formen x^n börjar vi med att använda deriveringsregeln för potensfunktioner.
Här kommer vi få svårt att beräkna värdet av derivatan utan räknare om vi inte först skriver om derivatan som ett bråk med en potens i nämnaren. Därefter vi sätter in x=2.
Vi fortsätter på samma sätt och deriverar funktionen. Innan vi sätter in x=2 skriver vi om derivatan.
Som funktionsuttrycket är skrivet kan vi inte använda deriveringsregeln för potensfunktioner, men om vi förenklar bråket får vi ett uttryck där det är möjligt att göra det.
Nu är det inga problem att använda regeln för att derivera funktionen.
I det här fallet måste vi skriva om rotuttrycket som en potens innan vi kan använda deriveringsregeln.
För den här funktionen måste vi börja med att flytta upp x-termen till täljaren, vilket man får göra om man byter tecken på exponenten.
För att kunna använda deriveringsregeln för potensfunktioner måste vi först skriva om uttrycket. Eftersom det är ett bråk med en potens i nämnaren kan det kan skrivas om som en potens med negativ exponent: f(x) = 1/x^5 = x^(-5). Med funktionen skriven på den här formen går det bra att använda standardregeln för derivering av potensfunktioner.
Derivatan är alltså f'(x) = -5 x^(-6), och vi är klara. Men man kan om man vill skriva om derivatan så att den ser mer ut som funktionen vi började med, dvs. som ett bråk.
Derivatan kan alltså även skrivas som f'(x) = - 5x^6.
Den här gången innehåller funktionen ett rotuttryck, men det kan vi skriva om som en potens med exponenten 0,5. Därefter deriverar vi funktionen.
Derivatan är alltså g'(x) = 0,5 x^(- 0,5). Vi kan avsluta med att skriva potensen som ett bråk och sedan skriva om x^(0,5) som ett rotuttryck.
I vissa sammanhang är det vanligt att skriva derivatan av sqrt(x) som 12sqrt(x). Vi kan visa att detta gäller genom att fortsätta omskrivningen ovan några steg till.
Det här fallet är nästan likadant som första uppgiften, med enda skillnaden att exponenten är ett decimaltal. Det påverkar dock inget, och vi kan göra på precis samma sätt.
Vi kan sedan skriva om detta som ett bråk för att få tillbaka det på en form som liknar det vi började med.
Grafens lutning i en viss punkt är samma sak som derivatans värde i denna punkt. Vi ska alltså bestämma för vilka x derivatan är lika med 5, och börjar med att derivera funktionen.
Vi likställer derivatan med 5.
Grafen till f(x) har alltså lutningen 5 i punkterna där x=- 1 och x=1.
Vi gör på liknande sätt här, men skriver om funktionen som en potens innan vi deriverar.
Nu likställer vi g'(x) med 5 och löser ut x.
Grafen till g(x) har lutningen 5 i punkterna där x=- sqrt(0,2) och x=sqrt(0,2).
Använd deriveringsregeln för potensfunktioner och bestäm derivatan av y=1.
För att kunna använda deriveringsregeln för potensfunktioner, D(x^n )=nx^(n-1), måste vi skriva 1 som en potens med basen x. Vi vet att en potens med exponenten 0 är lika med 1 enligt potenslagen a^0=1. Genom att använda denna baklänges kan vi skriva om funktionen y=1 som potensfunktionen y=x^0 och sedan derivera.
Vi skriver om funktionen innan vi deriverar den.
Nu kan vi derivera med deriveringsregeln för potensfunktioner.
Nu har vi derivatan, men väljer att skriva om den så att den står på liknande form som ursprungsfunktionen.
Innan vi deriverar skriver vi om funktionen som en potens.
Derivatan är alltså g'(x)=-1,5x^(-2,5). Om man vill kan man skriva om uttrycket så att det står på liknande form som ursprungsfunktionen.
Bestäm derivatan av f(x)=x^3 med hjälp av derivatans definition.
Derivatans definition för funktionen f(x) i ett godtyckligt x-värde är f'(x)=lim _(h→ 0)f(x+h)-f(x)/h. Vi tar fram ett uttryck för f(x+h) genom att ersätta x med x+h i f(x) och förenklar.
Nu sätter vi in detta i derivatans definition.
Derivatan blir alltså f'(x)=3x^2 dvs. samma som om man använder deriveringsregeln för potensfunktioner.