En
f(x)=ax har i de flesta fall en som inte är lika med själv. Det finns dock ett undantag, nämligen när i funktionsuttrycket är lika med talet Man kan visa att funktionen
f(x)=ex har derivatan
f′(x)=ex genom att sätta in en exponentialfunktion
f(x)=ax
i och därefter undersöka vad som händer med derivatan för olika värden på basen
a.
f′(x)=h→0limhf(x+h)−f(x)
f′(x)=h→0limhax+h−ax
f′(x)=h→0limhax⋅ah−ax
f′(x)=h→0limhax⋅ah−ax⋅1
f′(x)=h→0limhax(ah−1)
f′(x)=h→0lim(ax⋅hah−1)
Derivatan av en godtycklig exponentialfunktion är alltså lika med
h→0limax⋅hah−1. ax påverkas dock inte av att
h går mot
0, så den kan placeras utanför gränsvärdet:
f′(x)=ax⋅h→0limhah−1.
Derivatan till
ax är alltså
ax multiplicerat med den konstant man får genom att beräkna gränsvärdet. Det går att bestämma gränsvärdet genom att låta
h→0, men kommer att bero på exponentialfunktionens bas
a. Man kan förstå detta genom att sätta in ett litet
h, t.ex.
0.0001, i kvoten:
f′(x)≈ax⋅0.0001a0.0001−1.
Det mest praktiska vore om gränsvärdet blev
1. I så fall skulle man få
D(ax)=ax⋅1, dvs. att derivatan skulle bli samma som funktionen. Grafiskt kan detta representeras med att graferna till
f(x)=ax och
f′(x) sammanfaller. Med datorns hjälp kan man undersöka för vilket
a detta sker.
För
a=2.72 ser graferna ut att sammanfalla. Mer exakt är det sökta värdet på
a lika med
e=2.718281828… dvs. om
f(x)=ex är
f′(x)=ex⋅h→0limheh−1=ex⋅1=ex.
Anledningen till att just derivatan av
f(x)=ex är lika med sig själv är alltså att gränsvärdet som uppstår då man tillämpar derivatans definition på
f(x)=ax är
1 endast då basen är
e.