Buraya geldiğinizden beri muhtemelen bu formülü ders kitabında zaten görmüşsünüzdür.

ve şöyle bir yüz yapın:

Dostum, endişelenme! Aslında her şey çok çirkin. Kesinlikle her şeyi anlayacaksınız. Sadece bir istek - makaleyi okuyun yavaşça, her adımı anlamaya çalışın. Olabildiğince basit ve net yazdım ama yine de fikri anlamanız gerekiyor. Ve makaledeki görevleri çözdüğünüzden emin olun.

Karmaşık fonksiyon nedir?

Başka bir daireye taşındığınızı ve bu nedenle eşyaları büyük kutulara paketlediğinizi hayal edin. Okul yazı malzemeleri gibi bazı küçük eşyaları toplamanız gerektiğini varsayalım. Onları büyük bir kutuya atarsanız, diğer şeylerin arasında kaybolurlar. Bunu önlemek için, önce bunları örneğin bir torbaya koyarsınız, sonra onu büyük bir kutuya koyarsınız ve ardından mühürlersiniz. Bu “karmaşık” süreç aşağıdaki şemada gösterilmektedir:

Görünüşe göre matematiğin bununla ne ilgisi var? Evet, karmaşık bir fonksiyonun TAMAMEN AYNI şekilde oluşmasına rağmen! Sadece defterleri ve kalemleri değil, \(x\) “paketliyoruz”, ancak “paketler” ve “kutular” farklı.

Örneğin, x'i alıp onu bir fonksiyona "paketleyelim":

Sonuç olarak, elbette \(\cos⁡x\) elde ederiz. Bu bizim “şey çantamız”. Şimdi onu bir "kutuya" koyalım - örneğin kübik bir fonksiyona paketleyelim.

Sonunda ne olacak? Evet, doğru, "bir kutuda bir torba eşya" olacak, yani "kosinüs X küp".

Ortaya çıkan tasarım karmaşık bir fonksiyondur. Basit olandan şu bakımdan farklıdır: BİR X'e arka arkaya BİRÇOK "etki" (paket) uygulanır ve sanki “işlevden işlev” - “ambalaj içinde ambalaj” ortaya çıkıyor.

Okul kursunda bu “paketlerin” çok az türü vardır, yalnızca dört tanesi:

Şimdi X'i önce 7 tabanına sahip bir üstel fonksiyona, sonra da bir trigonometrik fonksiyona "paketleyelim". Şunu elde ederiz:

\(x → 7^x → tg⁡(7^x)\)

Şimdi X'i iki kez "paketleyelim" trigonometrik fonksiyonlar, önce içinde , sonra da içinde:

\(x → sin⁡x → cotg⁡ (sin⁡x)\)

Basit, değil mi?

Şimdi fonksiyonları kendiniz yazın; burada x:
- önce bir kosinüse, ardından \(3\) tabanlı üstel bir fonksiyona "paketlenir";
- önce beşinci kuvvete, sonra da teğete;
- ilk olarak \(4\) tabanının logaritmasına göre , sonra kuvvet \(-2\).

Makalenin sonunda bu görevin cevaplarını bulun.

X'i iki değil üç kez “paketleyebilir miyiz”? Sorun değil! Ve dört, beş ve yirmi beş kere. Örneğin burada x'in \(4\) kez "paketlendiği" bir fonksiyon var:

\(y=5^(\log_2⁡(\sin⁡(x^4))))\)

Ancak bu tür formüller okul uygulamalarında bulunamayacaktır (öğrenciler daha şanslıdır, onlarınki ise daha karmaşık olabilir☺).

Karmaşık bir işlevi "paketten çıkarmak"

Önceki fonksiyona tekrar bakın. “Paketleme” sırasını çözebilir misiniz? X'in ilk önce neye doldurulduğu, sonra ne olduğu vb. sonuna kadar devam eder. Yani hangi fonksiyon hangisinin içinde yuvalanmış? Bir parça kağıt alın ve ne düşündüğünüzü yazın. Bunu yukarıda yazdığımız gibi oklu bir zincirle veya başka bir şekilde yapabilirsiniz.

Şimdi doğru cevap şu: önce x \(4\)'üncü kuvvete "paketlendi", sonra sonuç sinüs şeklinde paketlendi, o da \(2\) tabanına göre logaritmaya yerleştirildi. ve sonunda tüm bu yapı beşli güçlere dolduruldu.

Yani diziyi TERS SİPARİŞTE geri almanız gerekir. Ve işte bunu nasıl daha kolay yapabileceğinize dair bir ipucu: hemen X'e bakın - ondan dans etmelisiniz. Birkaç örneğe bakalım.

Örneğin, şu fonksiyon şöyledir: \(y=tg⁡(\log_2⁡x)\). X'e bakıyoruz - önce ona ne olacak? Ondan alınmıştır. Ve daha sonra? Sonucun tanjantı alınır. Sıra aynı olacaktır:

\(x → \log_2⁡x → tg⁡(\log_2⁡x)\)

Başka bir örnek: \(y=\cos⁡((x^3))\). Hadi analiz edelim; önce X'in küpünü aldık, sonra sonucun kosinüsünü aldık. Bu, dizinin şöyle olacağı anlamına gelir: \(x → x^3 → \cos⁡((x^3))\). Dikkat edin, işlev ilkine (resimlerin olduğu yer) benziyor. Ancak bu tamamen farklı bir fonksiyondur: burada küpün içinde x var (yani, \(\cos⁡((x·x·x))))\) ve küpün içinde kosinüs \(x\) ( yani, \(\cos⁡ x·\cos⁡x·\cos⁡x\)). Bu fark farklı "paketleme" dizilerinden kaynaklanmaktadır.

Son örnek (içinde önemli bilgiler bulunan): \(y=\sin⁡((2x+5))\). Burada ilk ne yaptıkları belli Aritmetik işlemler x ile sonucun sinüsünü aldım: \(x → 2x+5 → \sin⁡((2x+5))\). Ve bu önemli nokta: Aritmetik işlemler kendi başlarına fonksiyon olmamasına rağmen burada aynı zamanda bir “paketleme” yöntemi olarak da hareket ederler. Gelin bu inceliği biraz daha derinlemesine inceleyelim.

Yukarıda söylediğim gibi, basit işlevlerde x bir kez, karmaşık işlevlerde ise iki veya daha fazla "paketlenir". Ayrıca, basit fonksiyonların herhangi bir kombinasyonu (toplamları, farkları, çarpmaları veya bölmeleri) de basit fonksiyon. Örneğin, \(x^7\) basit bir fonksiyondur ve \(ctg x\) de öyle. Bu, tüm kombinasyonlarının basit işlevler olduğu anlamına gelir:

\(x^7+ ctg x\) - basit,
\(x^7· cot x\) – basit,
\(\frac(x^7)(ctg x)\) – basit, vb.

Ancak böyle bir kombinasyona bir fonksiyon daha uygulanırsa iki “paket” olacağından karmaşık bir fonksiyon haline gelecektir. Diyagrama bakın:

Tamam, şimdi devam et. “Sarma” fonksiyonlarının sırasını yazın:
\(y=cos(⁡(sin⁡x))\)
\(y=5^(x^7)\)
\(y=arctg⁡(11^x)\)
\(y=log_2⁡(1+x)\)
Cevaplar yine yazının sonunda.

İç ve dış işlevler

Neden işlev yerleştirmeyi anlamamız gerekiyor? Bu bize ne sağlıyor? Gerçek şu ki, böyle bir analiz olmadan yukarıda tartışılan fonksiyonların türevlerini güvenilir bir şekilde bulamayız.

Devam etmek için iki kavrama daha ihtiyacımız olacak: iç ve dış işlevler. Bu çok basit şeyüstelik aslında bunları yukarıda zaten analiz etmiştik: En baştaki benzetmemizi hatırlarsak, o zaman iç fonksiyon bir "paket", dış fonksiyon ise bir "kutu" dur. Onlar. X'in ilk olarak "sarıldığı" şey bir iç fonksiyondur ve dahili fonksiyonun "sarıldığı" şey zaten haricidir. Neden olduğu açık - dışarıda, bu da dış anlamına geliyor.

Bu örnekte: \(y=tg⁡(log_2⁡x)\), \(\log_2⁡x\) işlevi dahilidir ve
- harici.

Ve bunda: \(y=\cos⁡((x^3+2x+1))\), \(x^3+2x+1\) dahilidir ve
- harici.

Karmaşık fonksiyonların analizine ilişkin son uygulamayı tamamlayın ve sonunda hepimizin başladığı noktaya geçelim; karmaşık fonksiyonların türevlerini bulacağız:

Tablodaki boşlukları doldurun:

Karmaşık bir fonksiyonun türevi

Bravo bize, nihayet bu konunun "patronuna" ulaştık - aslında bir türev karmaşık fonksiyon ve özellikle de makalenin başındaki o çok korkunç formüle.☺

\((f(g(x)))"=f"(g(x))\cdot g"(x)\)

Bu formül şu şekilde okunur:

Karmaşık bir fonksiyonun türevi, dış fonksiyonun sabit bir iç fonksiyona göre türevi ile iç fonksiyonun türevinin çarpımına eşittir.

Ve hemen kelimelere göre ayrıştırma şemasına bakın, böylece neyle ne yapacağınızı anlarsınız:

“Türev” ve “ürün” tabirlerinin sıkıntı yaratmamasını diliyorum. “Karmaşık fonksiyon” - bunu zaten çözdük. İşin püf noktası "bir dış fonksiyonun sabit bir iç fonksiyona göre türevi"dir. Ne olduğunu?

Cevap: Bu, yalnızca dış fonksiyonun değiştiği ve iç fonksiyonun aynı kaldığı bir dış fonksiyonun olağan türevidir. Hala net değil mi? Tamam, bir örnek kullanalım.

Bir \(y=\sin⁡(x^3)\) fonksiyonumuz olsun. Buradaki iç fonksiyonun \(x^3\) olduğu ve dış fonksiyonun olduğu açıktır.
. Şimdi dış kısmın sabit iç bölgeye göre türevini bulalım.

Karmaşık bir fonksiyonun türevinin formülünün bir kanıtı verilmiştir. Karmaşık bir fonksiyonun bir veya iki değişkene bağlı olduğu durumlar ayrıntılı olarak ele alınır. Rasgele sayıda değişken olması durumunda bir genelleme yapılır.

Burada karmaşık bir fonksiyonun türevi için aşağıdaki formüllerin türetilmesini sağlıyoruz.
Eğer öyleyse
.
Eğer öyleyse
.
Eğer öyleyse
.

Karmaşık bir fonksiyonun tek değişkenden türevi

X değişkenli bir fonksiyonun aşağıdaki biçimde karmaşık bir fonksiyon olarak temsil edilmesine izin verin:
,
bazı işlevlerin olduğu yer. Fonksiyon x değişkeninin bazı değerleri için türevlenebilir. Fonksiyon değişkenin değerinde türevlenebilir.
Daha sonra karmaşık (bileşik) fonksiyon x noktasında türevlenebilir ve türevi aşağıdaki formülle belirlenir:
(1) .

Formül (1) aşağıdaki şekilde de yazılabilir:
;
.

Kanıt

Aşağıdaki gösterimi tanıtalım.
;
.
Burada ve değişkenlerinin bir fonksiyonu var, ve değişkenlerinin bir fonksiyonu var. Ancak hesaplamaları karıştırmamak için bu fonksiyonların argümanlarını atlayacağız.

ve fonksiyonları sırasıyla x ve , noktalarında türevlenebilir olduğundan, bu noktalarda bu fonksiyonların aşağıdaki limitlere sahip türevleri vardır:
;
.

Aşağıdaki işlevi göz önünde bulundurun:
.
u değişkeninin sabit bir değeri için, bir fonksiyonudur. Açıkça görülüyor ki
.
Daha sonra
.

Fonksiyon bir noktada türevlenebilir bir fonksiyon olduğundan o noktada süreklidir. Bu yüzden
.
Daha sonra
.

Şimdi türevini buluyoruz.

.

Formül kanıtlanmıştır.

Sonuçlar

Bir x değişkeninin bir fonksiyonu, karmaşık bir fonksiyonun karmaşık bir fonksiyonu olarak temsil edilebiliyorsa
,
daha sonra türevi formülle belirlenir
.
Burada bazı türevlenebilir fonksiyonlar vardır.

Bu formülü kanıtlamak için, karmaşık bir fonksiyonun türevini alma kuralını kullanarak türevi sırayla hesaplıyoruz.
Karmaşık işlevi düşünün
.
Türevi
.
Orijinal işlevi düşünün
.
Türevi
.

İki değişkenli karmaşık bir fonksiyonun türevi

Şimdi karmaşık fonksiyonun birkaç değişkene bağlı olmasına izin verin. İlk önce şuna bakalım iki değişkenli karmaşık bir fonksiyon durumunda.

X değişkenine bağlı bir fonksiyonun, iki değişkenli karmaşık bir fonksiyon olarak aşağıdaki biçimde temsil edilmesine izin verin:
,
Nerede
ve x değişkeninin bazı değerleri için türevlenebilir fonksiyonlar vardır;
- noktasında türevi alınabilen iki değişkenli bir fonksiyon. Daha sonra karmaşık fonksiyon noktanın belirli bir komşuluğunda tanımlanır ve aşağıdaki formülle belirlenen bir türevi vardır:
(2) .

Kanıt

Fonksiyonlar ve fonksiyonları noktada türevli olduklarından bu noktanın belli bir komşuluğunda tanımlıdırlar, noktada süreklidirler ve bu noktada türevleri de vardır ve bunlar aşağıdaki limitlerdir:
;
.
Burada
;
.
Bu fonksiyonların bir noktada sürekliliği nedeniyle elimizde:
;
.

Fonksiyon bu noktada türevlenebilir olduğundan bu noktanın belirli bir komşuluğunda tanımlıdır, bu noktada süreklidir ve artışı aşağıdaki biçimde yazılabilir:
(3) .
Burada

- argümanları değerlerle artırıldığında bir fonksiyonun arttırılması ve;
;

- fonksiyonun değişkenlere göre kısmi türevleri ve .
ve'nin sabit değerleri için ve, ve değişkenlerinin fonksiyonlarıdır. Sıfırlama eğilimindedirler ve:
;
.
O zamandan beri ve o zaman
;
.

Fonksiyon artışı:

. :
.
(3)'ü yerine koyalım:



.

Formül kanıtlanmıştır.

Karmaşık bir fonksiyonun çeşitli değişkenlerden türevi

Yukarıdaki sonuç, karmaşık bir fonksiyonun değişken sayısının ikiden fazla olduğu duruma kolaylıkla genelleştirilebilir.

Örneğin, eğer f ise üç değişkenli fonksiyon, O
,
Nerede
ve x değişkeninin bazı değerleri için türevlenebilir fonksiyonlar vardır;
- , , noktasında üç değişkenin türevlenebilir fonksiyonu.
O zaman fonksiyonun türevlenebilirliğinin tanımından şunu elde ederiz:
(4)
.
Çünkü süreklilik nedeniyle
; ; ,
O
;
;
.

(4)'ü bölerek ve limite geçerek şunu elde ederiz:
.

Ve son olarak şunu düşünelim en genel durum.
X değişkenli bir fonksiyonun, n değişkenli karmaşık bir fonksiyon olarak aşağıdaki biçimde temsil edilmesine izin verin:
,
Nerede
x değişkeninin bazı değerleri için türevlenebilir fonksiyonlar vardır;
- bir noktada n değişkenin türevlenebilir fonksiyonu
, , ... , .
Daha sonra
.

Ön topçu hazırlığından sonra, 3-4-5 işlevin iç içe geçtiği örnekler daha az korkutucu olacaktır. Belki aşağıdaki iki örnek bazıları için karmaşık görünebilir, ancak eğer bunları anlarsanız (birisi acı çekecektir), o zaman hemen hemen her şey diferansiyel hesap Bir çocuğun şakası gibi görünecek.

Örnek 2

Bir fonksiyonun türevini bulun

Daha önce belirtildiği gibi, karmaşık bir fonksiyonun türevini bulurken her şeyden önce gereklidir Sağ Yatırımlarınızı ANLAYIN. Şüphelenilen durumlarda hatırlatırım faydalı numara: örneğin “x”in deneysel değerini alırız ve (zihinsel olarak veya taslakta) onun yerine koymaya çalışırız verilen değer"korkunç bir ifadeye" dönüştü.

1) Öncelikle toplamın en derin gömülü olduğu anlamına gelen ifadeyi hesaplamamız gerekir.

2) O zaman logaritmayı hesaplamanız gerekir:

4) Daha sonra kosinüsün küpünü alın:

5) Beşinci adımda fark:

6) Ve son olarak en dıştaki fonksiyon: Kare kök:

Karmaşık bir fonksiyonun türevini almak için formül kullanılacak Ters sipariş, en dıştaki fonksiyondan en içteki fonksiyona doğru. Biz karar veriyoruz:

Hatasız görünüyor:

1) Karekökün türevini alın.

2) Kuralı kullanarak farkın türevini alın

3) Bir üçlünün türevi sıfırdır. İkinci terimde derecenin (küp) türevini alıyoruz.

4) Kosinüsün türevini alın.

6) Ve son olarak en derine yerleştirmenin türevini alıyoruz.

Çok zor görünebilir ama bu en acımasız örnek değil. Örneğin Kuznetsov'un koleksiyonunu ele alalım; analiz edilen türevin tüm güzelliğini ve sadeliğini takdir edeceksiniz. Bir öğrencinin karmaşık bir fonksiyonun türevini nasıl bulacağını anlayıp anlamadığını kontrol etmek için sınavda benzer bir şey vermeyi sevdiklerini fark ettim.

Aşağıdaki örnek içindir bağımsız karar.

Örnek 3

Bir fonksiyonun türevini bulun

İpucu: Öncelikle doğrusallık kurallarını ve ürün farklılaştırma kuralını uyguluyoruz

Dersin sonunda tam çözüm ve cevap.

Daha küçük ve daha güzel bir şeye geçmenin zamanı geldi.
Bir örnekte ikinin çarpımının gösterilmesi alışılmadık bir durum değildir, ancak üç fonksiyon. Üç faktörün çarpımının türevi nasıl bulunur?

Örnek 4

Bir fonksiyonun türevini bulun

Öncelikle bakalım, üç fonksiyonun çarpımını iki fonksiyonun çarpımına dönüştürmek mümkün müdür? Örneğin çarpımda iki polinom varsa parantezleri açabiliriz. Ancak söz konusu örnekte tüm işlevler farklıdır: derece, üs ve logaritma.

Bu gibi durumlarda gerekli sıraylaürün farklılaştırma kuralını uygulayın iki kere

İşin püf noktası, "y" ile iki fonksiyonun çarpımını, "ve" ile de logaritmayı belirtmemizdir: . Bu neden yapılabilir? Gerçekten mi - bu iki faktörün bir ürünü değil ve kural işe yaramıyor mu? Karmaşık bir şey yok:

Şimdi kuralı ikinci kez uygulamaya devam ediyor parantez içine almak için:

Hala sapkın olabilir ve parantezlerin dışına bir şeyler çıkarabilirsiniz, ancak bu durumda Cevabı bu formda bırakmak daha iyidir - kontrol edilmesi daha kolay olacaktır.

Ele alınan örnek ikinci şekilde çözülebilir:

Her iki çözüm de kesinlikle eşdeğerdir.

Örnek 5

Bir fonksiyonun türevini bulun

Bu bağımsız çözüme bir örnektir; örnekte ilk yöntem kullanılarak çözülür.

Kesirlerle benzer örneklere bakalım.

Örnek 6

Bir fonksiyonun türevini bulun

Buraya gidebileceğiniz birkaç yol var:

Veya bunun gibi:

Ancak önce bölümün türev alma kuralını kullanırsak çözüm daha kısa bir şekilde yazılacaktır. , payın tamamını alarak:

Prensip olarak örnek çözülmüştür ve olduğu gibi bırakılırsa hata olmayacaktır. Ancak zamanınız varsa, cevabın basitleştirilip basitleştirilemeyeceğini görmek için her zaman taslağı kontrol etmeniz önerilir.

Payın ifadesini şuna indirgeyelim: ortak payda ve üç katlı kesirden kurtulun:

Ek basitleştirmelerin dezavantajı, türevi bulurken değil, sıradan okul dönüşümleri sırasında hata yapma riskinin olmasıdır. Öte yandan öğretmenler sıklıkla ödevi reddediyor ve türevi “akla getirmesini” istiyorlar.

Kendi başınıza çözebileceğiniz daha basit bir örnek:

Örnek 7

Bir fonksiyonun türevini bulun

Türevi bulma yöntemlerinde uzmanlaşmaya devam ediyoruz ve şimdi farklılaşma için "korkunç" logaritmanın önerildiği tipik bir durumu ele alacağız.

İlk seviye

Bir fonksiyonun türevi. Kapsamlı Kılavuz (2019)

Tepelik bir alandan geçen düz bir yol düşünelim. Yani yukarı aşağı gidiyor ama sağa sola dönmüyor. Eksen yol boyunca yatay ve dikey olarak yönlendirilirse, yol çizgisi bazı sürekli fonksiyonların grafiğine çok benzer olacaktır:

Eksen belli bir sıfır irtifa seviyesidir; hayatta deniz seviyesini kullanırız.

Böyle bir yolda ilerlerken aynı zamanda yukarı veya aşağı da hareket ediyoruz. Şunu da söyleyebiliriz: argüman değiştiğinde (apsis ekseni boyunca hareket), fonksiyonun değeri de değişir (ordinat ekseni boyunca hareket). Şimdi yolumuzun "dikliğini" nasıl belirleyeceğimizi düşünelim mi? Bu nasıl bir değer olabilir? Çok basit: Belirli bir mesafeye doğru ilerlerken yüksekliğin ne kadar değişeceği. Nitekim yolun farklı kesimlerinde, (x ekseni boyunca) bir kilometre ileriye doğru ilerleyerek, yükselecek veya alçalacağız. farklı miktarlar deniz seviyesine göre metre (koordinat ekseni boyunca).

İlerlemeyi gösterelim (“delta x” okuyun).

Yunanca harf (delta), matematikte "değişim" anlamına gelen bir önek olarak yaygın olarak kullanılır. Yani bu nicelikteki bir değişikliktir, bir değişikliktir; o zaman ne? Doğru, büyüklükte bir değişiklik.

Önemli: Bir ifade tek bir bütündür, tek bir değişkendir. “Delta”yı asla “x”ten veya başka bir harften ayırmayın! Yani örneğin .

Böylece yatay olarak ileriye doğru ilerledik. Yolun çizgisini fonksiyonun grafiğiyle karşılaştırırsak yükselişi nasıl gösteririz? Kesinlikle, . Yani ilerledikçe daha da yükseliriz.

Değerin hesaplanması kolaydır: Başlangıçta yüksekteysek ve hareket ettikten sonra kendimizi yüksekte bulursak, o zaman. Bitiş noktası başlangıç ​​noktasından daha düşükse negatif olacaktır - bu, yükseldiğimiz değil alçaldığımız anlamına gelir.

Tekrar "diklik" konusuna dönelim: Bu, bir birim mesafe ileri gidildiğinde yüksekliğin ne kadar (dik) arttığını gösteren bir değerdir:

Yolun bir bölümünde bir kilometre ileri gidildiğinde yolun bir kilometre yukarıya çıktığını varsayalım. O halde bu yerdeki eğim eşittir. Peki ya yol m ileri giderken km düşerse? O halde eğim eşittir.

Şimdi bir tepenin zirvesine bakalım. Bölümün başlangıcını zirveden yarım kilometre önce ve sonunu yarım kilometre sonra alırsanız yüksekliğin hemen hemen aynı olduğunu görürsünüz.

Yani bizim mantığımıza göre buradaki eğimin neredeyse sıfıra eşit olduğu ortaya çıkıyor ki bu kesinlikle doğru değil. Kilometrelerce uzakta çok şey değişebilir. Dikliğin daha yeterli ve doğru bir şekilde değerlendirilmesi için daha küçük alanların dikkate alınması gerekir. Örneğin bir metre hareket ettikçe yükseklikteki değişimi ölçerseniz sonuç çok daha doğru olacaktır. Ancak bu doğruluk bile bizim için yeterli olmayabilir - sonuçta yolun ortasında bir direk varsa onu kolayca geçebiliriz. O halde hangi mesafeyi seçmeliyiz? Santimetre? Milimetre? Daha az daha iyidir!

İÇİNDE gerçek hayat Mesafeleri en yakın milimetreye kadar ölçmek fazlasıyla yeterlidir. Ancak matematikçiler her zaman mükemmellik için çabalarlar. Bu nedenle kavram icat edildi sonsuz küçük yani mutlak değer isimlendirebileceğimiz herhangi bir sayıdan küçüktür. Örneğin şöyle diyorsunuz: trilyonuncu! Ne kadar az? Ve bu sayıyı -'ye bölerseniz daha da az olacaktır. Ve benzeri. Bir niceliğin sonsuz küçük olduğunu yazmak istersek şöyle yazarız: (“x sıfıra doğru gider” şeklinde okuruz). Anlamak çok önemli bu sayının sıfır olmadığını! Ama buna çok yakın. Bu, ona bölebileceğiniz anlamına gelir.

Sonsuz küçük kavramının karşısındaki kavram sonsuz büyüktür (). Muhtemelen eşitsizlikler üzerinde çalışırken bununla zaten karşılaşmışsınızdır: bu sayı, aklınıza gelebilecek herhangi bir sayıdan modülo daha büyüktür. Mümkün olan en büyük sayıyı bulursanız, bunu ikiyle çarpın, daha da büyük bir sayı elde edeceksiniz. Ve sonsuzluk olandan da büyüktür. Aslında sonsuz büyük ve sonsuz küçük birbirinin tersidir, yani at ve tam tersi: at.

Şimdi yolumuza geri dönelim. İdeal olarak hesaplanan eğim, yolun sonsuz küçük bir bölümü için hesaplanan eğimdir, yani:

Sonsuz küçük bir yer değiştirmeyle yükseklikteki değişimin de sonsuz küçük olacağını not ediyorum. Ama sonsuz küçüklüğün sıfıra eşit anlamına gelmediğini hatırlatayım. Sonsuz küçük sayıları birbirine bölerseniz tamamen sıradan bir sayı elde edebilirsiniz, örneğin . Yani küçük bir değer diğerinden tam olarak kat daha büyük olabilir.

Bütün bunlar ne için? Yol, diklik... Araba rallisine gitmiyoruz ama matematik öğretiyoruz. Ve matematikte her şey tamamen aynıdır, yalnızca farklı adlandırılır.

Türev kavramı

Bir fonksiyonun türevi, argümanın sonsuz küçük bir artışı için fonksiyonun artışının argümanın artışına oranıdır.

Kademeli olarak matematikte değişim diyorlar. Bağımsız değişkenin () eksen boyunca hareket ettikçe ne ölçüde değiştiğine denir argüman artışı Eksen boyunca belli bir mesafe kadar ileriye doğru hareket edildiğinde fonksiyonun (yüksekliğin) ne kadar değiştiğine denir. fonksiyon artışı ve belirlenir.

Yani bir fonksiyonun türevi ne zamana oranıdır. Türevi fonksiyonla aynı harfle, yalnızca sağ üstte bir asal sayıyla veya basitçe belirtiriz. Şimdi bu gösterimleri kullanarak türev formülünü yazalım:

Yol benzetmesinde olduğu gibi burada fonksiyon arttığında türev pozitif, azaldığında ise negatif olur.

Türev sıfıra eşit olabilir mi? Kesinlikle. Örneğin düz yatay bir yolda gidiyorsak diklik sıfırdır. Ve bu doğru, yükseklik hiç değişmiyor. Türevde de durum aynıdır: Sabit bir fonksiyonun (sabit) türevi sıfıra eşittir:

çünkü böyle bir fonksiyonun artışı herhangi biri için sıfıra eşittir.

Tepe örneğini hatırlayalım. Segmentin uçlarını birlikte düzenlemenin mümkün olduğu ortaya çıktı farklı taraflar uçlardaki yükseklik aynı olacak, yani bölüm eksene paralel olacak şekilde üstten:

Ancak büyük segmentler- yanlış ölçümün işareti. Segmentimizi kendine paralel olarak yukarı kaldıracağız, sonra uzunluğu azalacak.

Sonunda tepeye sonsuz derecede yaklaştığımızda, parçanın uzunluğu sonsuz derecede küçük olacaktır. Ancak aynı zamanda eksene paralel kalmıştır, yani uçlarındaki yükseklik farkı sıfıra eşittir (eğilimli değildir ancak eşittir). Yani türev

Bu şu şekilde anlaşılabilir: En tepede durduğumuzda, sola veya sağa doğru küçük bir kayma, boyumuzu ihmal edilebilecek kadar değiştirir.

Ayrıca tamamen cebirsel bir açıklama da var: Tepe noktasının solunda fonksiyon artar ve sağında azalır. Daha önce öğrendiğimiz gibi, bir fonksiyon arttığında türevi pozitif, azaldığında ise negatif olur. Ancak atlamalar olmadan sorunsuz bir şekilde değişir (çünkü yol eğimini hiçbir yerde keskin bir şekilde değiştirmez). Bu nedenle negatif ile negatif arasında pozitif değerler mutlaka bulunması gerekir. Köşe noktasında, fonksiyonun ne arttığı ne de azaldığı yer olacaktır.

Aynı durum çukur (soldaki fonksiyonun azaldığı, sağdaki fonksiyonun arttığı alan) için de geçerlidir:

Artışlar hakkında biraz daha.

Bu yüzden argümanı büyüklük olarak değiştiriyoruz. Hangi değerden değişiyoruz? Şimdi bu (tartışma) ne hale geldi? Herhangi bir noktayı seçebiliriz ve şimdi oradan dans edeceğiz.

Koordinatı olan bir nokta düşünün. İçindeki fonksiyonun değeri eşittir. Sonra aynı artışı yapıyoruz: koordinatı artırıyoruz. Şimdi argüman nedir? Çok kolay: . Şimdi fonksiyonun değeri nedir? Argüman nereye giderse fonksiyon da oraya gider: . Peki ya fonksiyon artışı? Yeni bir şey yok: Bu hala fonksiyonun değişme miktarıdır:

Artışları bulma alıştırması yapın:

1. Bağımsız değişkenin artışının eşit olduğu bir noktada fonksiyonun artışını bulun.
2. Aynı şey bir noktada fonksiyon için de geçerlidir.

Çözümler:

Aynı argüman artışına sahip farklı noktalarda, fonksiyon artışı farklı olacaktır. Bu, her noktadaki türevin farklı olduğu anlamına gelir (bunu en başta tartıştık - yolun dikliği farklı noktalarda farklıdır). Bu nedenle bir türev yazarken hangi noktada olduğunu belirtmeliyiz:

Güç fonksiyonu.

Güç fonksiyonu, argümanın bir dereceye kadar (mantıklı, değil mi?) geçerli olduğu bir fonksiyondur.

Üstelik - herhangi bir ölçüde: .

En basit durum, üssün şu şekilde olmasıdır:

Bir noktadaki türevini bulalım. Türevin tanımını hatırlayalım:

Yani argüman 'dan 'a değişir. Fonksiyonun artışı nedir?

Artış şudur. Ancak herhangi bir noktadaki bir fonksiyon argümanına eşittir. Bu yüzden:

Türev şuna eşittir:

Türevi şuna eşittir:

b) Şimdi düşünün ikinci dereceden fonksiyon (): .

Şimdi şunu hatırlayalım. Bu, artışın değerinin ihmal edilebileceği anlamına gelir, çünkü bu son derece küçüktür ve bu nedenle diğer terimin arka planına göre önemsizdir:

Böylece başka bir kural bulduk:

c) Mantıksal seriye devam ediyoruz: .

Bu ifade farklı şekillerde basitleştirilebilir: toplamın küpünün kısaltılmış çarpımı formülünü kullanarak ilk parantezi açın veya küp farkı formülünü kullanarak ifadenin tamamını çarpanlara ayırın. Önerilen yöntemlerden herhangi birini kullanarak bunu kendiniz yapmaya çalışın.

Böylece aşağıdakileri elde ettim:

Ve şunu bir kez daha hatırlayalım. Bu, aşağıdakileri içeren tüm terimleri ihmal edebileceğimiz anlamına gelir:

Şunu alıyoruz: .

d) Büyük kuvvetler için de benzer kurallar elde edilebilir:

e) Bu kuralın, tamsayı bile olmayan, keyfi bir üssü olan bir kuvvet fonksiyonu için genelleştirilebileceği ortaya çıktı:

(2)

Kural şu ​​şekilde formüle edilebilir: "Derece bir katsayı olarak öne çıkarılır ve ardından azaltılır."

Bu kuralı daha sonra kanıtlayacağız (neredeyse en sonunda). Şimdi birkaç örneğe bakalım. Fonksiyonların türevini bulun:

1. (iki şekilde: formülle ve türev tanımını kullanarak - fonksiyonun artışını hesaplayarak);

1. . İster inanın ister inanmayın, bu bir güç işlevidir. “Bu nasıl?” gibi sorularınız varsa. Derece nerede?”, “” konusunu hatırlayın!
   Evet, evet, kök de bir derecedir, yalnızca kesirlidir: .
   Bu, karekökümüzün sadece üssü olan bir kuvvet olduğu anlamına gelir:
   .
   Yakın zamanda öğrenilen formülü kullanarak türevi arıyoruz:

   Bu noktada yine belirsizleşirse “” konusunu tekrarlayın!!! (negatif üslü yaklaşık bir derece)

2. . Şimdi üs:

   Ve şimdi tanım üzerinden (henüz unuttunuz mu?):
   ;
   .
   Şimdi her zamanki gibi aşağıdakileri içeren terimi ihmal ediyoruz:
   .

3. . Önceki vakaların kombinasyonu: .

Trigonometrik fonksiyonlar.

Burada yüksek matematikten bir olguyu kullanacağız:

İfade ile.

Kanıtı enstitünün ilk yılında öğreneceksiniz (ve oraya ulaşmak için Birleşik Devlet Sınavını iyi bir şekilde geçmeniz gerekir). Şimdi bunu grafiksel olarak göstereceğim:

Fonksiyon mevcut olmadığında grafikteki noktanın kesildiğini görüyoruz. Ama değere ne kadar yakınsa fonksiyon da o kadar yakın demektir, “amaçlanan” da budur.

Ek olarak, bir hesap makinesi kullanarak bu kuralı kontrol edebilirsiniz. Evet, evet, utanmayın, bir hesap makinesi alın, henüz Birleşik Devlet Sınavında değiliz.

Hadi deneyelim: ;

Hesap makinenizi Radyan moduna geçirmeyi unutmayın!

vesaire. Oranın değeri ne kadar küçükse o kadar yakın olduğunu görüyoruz.

a) Fonksiyonu düşünün. Her zamanki gibi, artışını bulalım:

Sinüs farkını çarpıma dönüştürelim. Bunu yapmak için şu formülü kullanıyoruz (“” konusunu hatırlayın): .

Şimdi türev:

Bir değişiklik yapalım: . O halde sonsuz küçük için aynı zamanda sonsuz küçüktür: . için ifade şu şekli alır:

Şimdi de bunu şu ifadeyle hatırlıyoruz. Ve ayrıca, toplamda sonsuz küçük bir miktar (yani, at) ihmal edilebilirse ne olur?

Böylece aşağıdaki kuralı elde ederiz: sinüsün türevi kosinüse eşittir:

Bunlar temel (“tablo”) türevlerdir. İşte tek bir listedeler:

Daha sonra bunlara birkaç tane daha ekleyeceğiz, ancak bunlar en sık kullanıldıkları için en önemlileridir.

Pratik:

1. Fonksiyonun bir noktadaki türevini bulun;
2. Fonksiyonun türevini bulun.

Çözümler:

1. İlk önce türevi bulalım Genel görünüm ve ardından değerini değiştirin:
   ;
   .
2. Burada buna benzer bir şeyimiz var güç fonksiyonu. Onu kendine getirmeye çalışalım
   Normal görünüm:
   .
   Harika, artık formülü kullanabilirsiniz:
   .
   .
3. . Eeeeee.....Bu nedir????

Tamam haklısın, bu tür türevleri nasıl bulacağımızı henüz bilmiyoruz. Burada çeşitli fonksiyon türlerinin bir kombinasyonu var. Onlarla çalışmak için birkaç kural daha öğrenmeniz gerekir:

Üs ve doğal logaritma.

Matematikte herhangi bir değer için türevi aynı zamanda fonksiyonun kendi değerine eşit olan bir fonksiyon vardır. Buna "üs" denir ve üstel bir fonksiyondur

Bu fonksiyonun temeli bir sabittir; sonsuzdur ondalık yani irrasyonel bir sayı (gibi). Buna “Euler sayısı” denir, bu nedenle harfle gösterilir.

Yani kural:

Hatırlanması çok kolay.

Neyse fazla uzağa gitmeyelim, hemen ters fonksiyonu ele alalım. Hangi fonksiyonun tersi üstel fonksiyon? Logaritma:

Bizim durumumuzda taban sayıdır:

Böyle bir logaritma (yani tabanlı bir logaritma) "doğal" olarak adlandırılır ve bunun için özel bir gösterim kullanırız: onun yerine yazarız.

Neye eşittir? Elbette, .

Doğal logaritmanın türevi de çok basittir:

Örnekler:

1. Fonksiyonun türevini bulun.
2. Fonksiyonun türevi nedir?

Yanıtlar: Katılımcı ve doğal logaritma- fonksiyonlar türev açısından benzersiz derecede basittir. Başka herhangi bir tabana sahip üstel ve logaritmik fonksiyonların farklı bir türevi olacaktır ve bunu daha sonra türev alma kurallarını inceledikten sonra analiz edeceğiz.

Farklılaşma kuralları

Neyin kuralları? Yine yeni bir dönem mi, yine mi?!...

Farklılaşma türevi bulma işlemidir.

Bu kadar. Bu sürece tek kelimeyle başka ne diyebilirsiniz? Türev değil... Matematikçiler diferansiyele bir fonksiyonun aynı artışı adını verirler. Bu terim Latince diferansiyelden gelir - fark. Burada.

Tüm bu kuralları türetirken iki işlevi kullanacağız, örneğin ve. Ayrıca artışları için formüllere de ihtiyacımız olacak:

Toplamda 5 kural bulunmaktadır.

Sabit türev işaretinden çıkarılır.

Eğer - bazı sabit sayılar (sabit), o zaman.

Açıkçası, bu kural aynı zamanda şu fark için de işe yarar: .

Hadi kanıtlayalım. Bırakın ya da daha basit.

Örnekler.

Fonksiyonların türevlerini bulun:

1. bir noktada;
2. bir noktada;
3. bir noktada;
4. noktada.

Çözümler:

1. (Doğrusal bir fonksiyon olduğundan türev her noktada aynıdır, hatırladınız mı?);

Ürünün türevi

Burada her şey benzer: yeni bir fonksiyon tanıtalım ve onun artışını bulalım:

Türev:

Örnekler:

1. Fonksiyonların türevlerini bulun ve;
2. Fonksiyonun bir noktadaki türevini bulun.

Çözümler:

Üstel bir fonksiyonun türevi

Artık bilginiz, yalnızca üstel sayıları değil, herhangi bir üstel fonksiyonun türevini nasıl bulacağınızı öğrenmek için yeterlidir (bunun ne olduğunu henüz unuttunuz mu?).

Peki, bazı sayılar nerede?

Fonksiyonun türevini zaten biliyoruz, o yüzden fonksiyonumuzu yeni bir temele taşımaya çalışalım:

Bunun için kullanacağız basit kural: . Daha sonra:

İşe yaradı. Şimdi türevi bulmaya çalışın ve bu fonksiyonun karmaşık olduğunu unutmayın.

Olmuş?

İşte, kendinizi kontrol edin:

Formülün bir üssün türevine çok benzediği ortaya çıktı: olduğu gibi aynı kalıyor, yalnızca bir sayı olan ancak değişken olmayan bir faktör ortaya çıktı.

Örnekler:
Fonksiyonların türevlerini bulun:

Yanıtlar:

Bu sadece hesap makinesi olmadan hesaplanamayan, yani artık yazılamayan bir sayıdır. basit biçimde. Bu nedenle cevapta bu formda bırakıyoruz.

Logaritmik bir fonksiyonun türevi

Burada da durum benzer: Doğal logaritmanın türevini zaten biliyorsunuz:

Bu nedenle, farklı bir tabana sahip keyfi bir logaritma bulmak için, örneğin:

Bu logaritmayı tabana indirmemiz gerekiyor. Logaritmanın tabanını nasıl değiştirirsiniz? Umarım bu formülü hatırlarsınız:

Ancak şimdi onun yerine şunu yazacağız:

Payda basitçe bir sabittir (değişkeni olmayan sabit bir sayı). Türev çok basit bir şekilde elde edilir:

Üstel türevleri ve logaritmik fonksiyonlar Birleşik Devlet Sınavında neredeyse hiç görünmezler, ancak onları bilmekten zarar gelmez.

Karmaşık bir fonksiyonun türevi.

"Karmaşık fonksiyon" nedir? Hayır, bu bir logaritma değil, arktanjant da değil. Bu fonksiyonların anlaşılması zor olabilir (gerçi logaritmayı zor buluyorsanız, "Logaritmalar" konusunu okuyun ve sorun yaşamazsınız), ancak matematiksel açıdan "karmaşık" kelimesi "zor" anlamına gelmez.

Küçük bir taşıma bandı hayal edin: iki kişi oturuyor ve bazı nesnelerle bazı eylemler yapıyor. Örneğin, ilki bir çikolatayı bir ambalaj kağıdına sarar, ikincisi ise onu bir kurdele ile bağlar. Sonuç, kompozit bir nesnedir: bir kurdele ile sarılmış ve bağlanmış bir çikolata çubuğu. Çikolata yemek için yapmanız gerekenler ters eylemler ters sırada.

Benzer bir matematiksel işlem hattı oluşturalım: önce bir sayının kosinüsünü bulacağız, sonra da elde edilen sayının karesini alacağız. Yani bize bir sayı veriliyor (çikolata), ben onun kosinüsünü buluyorum (paketleyici) ve sonra elde ettiğimin karesini alıyorsunuz (bunu bir kurdele ile bağlıyorsunuz). Ne oldu? İşlev. Bu, karmaşık bir fonksiyonun bir örneğidir: değerini bulmak için, ilk eylemi doğrudan değişkenle gerçekleştirdiğimizde ve ardından ilk eylemin sonucuyla ikinci eylemi gerçekleştirdiğimizde.

Aynı adımları ters sırada da kolaylıkla yapabiliriz: önce bunun karesini alırsınız, sonra da ortaya çıkan sayının kosinüsünü ararım: . Sonucun neredeyse her zaman farklı olacağını tahmin etmek kolaydır. Önemli Özellik Karmaşık işlevler: Eylemlerin sırası değiştiğinde işlev de değişir.

Başka bir deyişle, karmaşık bir işlev, argümanı başka bir işlev olan bir işlevdir: .

İlk örnek için, .

İkinci örnek: (aynı şey). .

En son yaptığımız eylem çağrılacak "harici" işlev ve buna göre ilk gerçekleştirilen eylem "dahili" işlev(bunlar resmi olmayan isimlerdir, bunları yalnızca materyali basit bir dille açıklamak için kullanıyorum).

Hangi fonksiyonun harici ve hangisinin dahili olduğunu kendiniz belirlemeye çalışın:

Yanıtlar:İç ve dış fonksiyonları ayırmak değişkenleri değiştirmeye çok benzer: örneğin bir fonksiyonda

1. İlk önce hangi eylemi gerçekleştireceğiz? İlk önce sinüsü hesaplayalım ve ancak o zaman küpünü alalım. Bu, bunun dahili bir fonksiyon olduğu, ancak harici bir fonksiyon olduğu anlamına gelir.
   Ve asıl işlev bunların bileşimidir: .
2. Dahili: ; harici: .
   Muayene: .
3. Dahili: ; harici: .
   Muayene: .
4. Dahili: ; harici: .
   Muayene: .
5. Dahili: ; harici: .
   Muayene: .

Değişkenleri değiştirip bir fonksiyon elde ediyoruz.

Şimdi çikolatamızı çıkarıp türevini arayacağız. Prosedür her zaman tersidir: önce dış fonksiyonun türevini ararız, sonra sonucu iç fonksiyonun türeviyle çarparız. Orijinal örnekle ilgili olarak şöyle görünür:

Başka bir örnek:

O halde nihayet resmi kuralı formüle edelim:

Karmaşık bir fonksiyonun türevini bulma algoritması:

Basit görünüyor, değil mi?

Örneklerle kontrol edelim:

Çözümler:

1) Dahili: ;

Harici: ;

2) Dahili: ;

(Şimdilik kesmeye çalışmayın! Kosinüsün altından hiçbir şey çıkmaz, hatırladınız mı?)

3) Dahili: ;

Harici: ;

Bunun üç seviyeli karmaşık bir fonksiyon olduğu hemen anlaşılıyor: Sonuçta, bu zaten başlı başına karmaşık bir fonksiyon ve biz de ondan kökü çıkarıyoruz, yani üçüncü eylemi gerçekleştiriyoruz (çikolatayı bir kaseye koyuyoruz). sarıcı ve evrak çantasında bir kurdele ile). Ancak korkmanıza gerek yok: Bu işlevi yine de her zamanki gibi aynı sırayla "paketinden çıkaracağız": sondan itibaren.

Yani, önce kökü, sonra kosinüsü ve ancak o zaman parantez içindeki ifadeyi farklılaştırıyoruz. Daha sonra hepsini çarpıyoruz.

Bu gibi durumlarda eylemlerin numaralandırılması uygundur. Yani, bildiklerimizi hayal edelim. Bu ifadenin değerini hesaplamak için işlemleri hangi sırayla gerçekleştireceğiz? Bir örneğe bakalım:

Eylem ne kadar geç gerçekleştirilirse, karşılık gelen işlev o kadar "harici" olacaktır. Eylem sırası öncekiyle aynıdır:

Burada yuvalama genellikle 4 seviyelidir. Hareket tarzını belirleyelim.

1. Radikal ifade. .

2. Kök. .

3. Sinüs. .

4. Kare. .

5. Hepsini bir araya getirmek:

TÜREV. ANA ŞEYLER HAKKINDA KISACA

Bir fonksiyonun türevi- argümanın sonsuz küçük bir artışı için fonksiyonun artışının argümanın artışına oranı:

Temel türevler:

Farklılaşma kuralları:

Sabit türev işaretinden çıkarılır:

Toplamın türevi:

Ürünün türevi:

Bölümün türevi:

Karmaşık bir fonksiyonun türevi:

Karmaşık bir fonksiyonun türevini bulma algoritması:

1. “İç” fonksiyonu tanımlayıp türevini buluyoruz.
2. “Harici” fonksiyonu tanımlayıp türevini buluyoruz.
3. Birinci ve ikinci noktaların sonuçlarını çarpıyoruz.

Kompleks türevler. Logaritmik türev.
Bir üstel fonksiyonun türevi

Farklılaştırma tekniğimizi geliştirmeye devam ediyoruz. Bu derste ele aldığımız materyali pekiştireceğiz, daha karmaşık türevlere bakacağız ve ayrıca özellikle logaritmik türev olmak üzere türev bulma konusunda yeni teknikler ve püf noktaları hakkında bilgi sahibi olacağız.

Hazırlık düzeyi düşük olan okuyucular makaleye başvurmalıdır. Türevi nasıl bulunur? Çözüm örnekleri Bu da becerilerinizi neredeyse sıfırdan geliştirmenize olanak tanır. Daha sonra sayfayı dikkatlice incelemeniz gerekiyor Karmaşık bir fonksiyonun türevi, anlayın ve çözün Tüm verdiğim örnekler. Bu ders mantıksal olarak üçüncüsü ve bunda ustalaştıktan sonra oldukça karmaşık işlevleri güvenle ayırt edeceksiniz. “Başka nerede?” pozisyonunu almak istenmez. Evet, bu kadar yeter! ”, çünkü tüm örnekler ve çözümler gerçeklerden alınmıştır. testler ve pratikte sıklıkla karşılaşılmaktadır.

Tekrarlarla başlayalım. Derste Karmaşık bir fonksiyonun türevi Ayrıntılı yorumlarla birlikte birkaç örneğe baktık. Diferansiyel hesabı ve matematiksel analizin diğer dallarını incelerken, çok sık türev almanız gerekecektir ve örnekleri çok ayrıntılı bir şekilde açıklamak her zaman uygun değildir (ve her zaman gerekli değildir). Bu nedenle sözlü olarak türev bulma alıştırması yapacağız. Bunun için en uygun "adaylar" en basit karmaşık fonksiyonların türevleridir, örneğin:

Karmaşık fonksiyonların farklılaşması kuralına göre :

Gelecekte diğer matan konularını incelerken, bu kadar ayrıntılı bir kayıt çoğu zaman gerekli değildir; öğrencinin bu tür türevleri otomatik pilotta nasıl bulacağını bildiği varsayılır. Sabah saat 3'te bir olay olduğunu hayal edelim. telefon görüşmesi ve hoş bir ses sordu: "İki X'in tanjantının türevi nedir?" Bunu neredeyse anında ve kibar bir yanıt takip etmelidir: .

İlk örnek hemen bağımsız bir çözüme yönelik olacaktır.

örnek 1

Aşağıdaki türevleri tek bir işlemle sözlü olarak bulun, örneğin: . Görevi tamamlamak için yalnızca kullanmanız gerekir temel fonksiyonların türevleri tablosu(henüz hatırlamadıysanız). Herhangi bir zorlukla karşılaşırsanız dersi tekrar okumanızı tavsiye ederim Karmaşık bir fonksiyonun türevi.

, , ,
, , ,
, , ,

, , ,

, , ,

, , ,

, ,

Cevaplar dersin sonunda

Karmaşık türevler

Ön topçu hazırlığından sonra, 3-4-5 işlevin iç içe geçtiği örnekler daha az korkutucu olacaktır. Aşağıdaki iki örnek bazılarına karmaşık görünebilir, ancak eğer bunları anlarsanız (birisi acı çekecektir), o zaman diferansiyel hesaptaki hemen hemen her şey bir çocuğun şakası gibi görünecektir.

Örnek 2

Bir fonksiyonun türevini bulun

Daha önce belirtildiği gibi, karmaşık bir fonksiyonun türevini bulurken her şeyden önce gereklidir Sağ Yatırımlarınızı ANLAYIN. Şüphe duyduğunuz durumlarda size faydalı bir tekniği hatırlatırım: Örneğin “x”in deneysel değerini alırız ve bu değeri (zihinsel olarak veya taslakta) “korkunç ifade”ye koymaya çalışırız.

1) Öncelikle toplamın en derin gömülü olduğu anlamına gelen ifadeyi hesaplamamız gerekir.

2) O zaman logaritmayı hesaplamanız gerekir:

4) Daha sonra kosinüsün küpünü alın:

5) Beşinci adımda fark:

6) Ve son olarak en dıştaki fonksiyon kareköktür:

Karmaşık bir fonksiyonun türevini almak için formül en dıştaki fonksiyondan en içteki fonksiyona doğru ters sırada uygulanır. Biz karar veriyoruz:

Hiçbir hata yok gibi görünüyor...

(1) Karekökün türevini alın.

(2) Kuralı kullanarak farkın türevini alırız

(3) Bir üçlünün türevi sıfırdır. İkinci terimde derecenin (küp) türevini alıyoruz.

(4) Kosinüsün türevini alın.

(5) Logaritmanın türevini alın.

(6) Ve son olarak en derine yerleştirmenin türevini alıyoruz.

Çok zor görünebilir ama bu en acımasız örnek değil. Örneğin Kuznetsov'un koleksiyonunu ele alalım; analiz edilen türevin tüm güzelliğini ve sadeliğini takdir edeceksiniz. Bir öğrencinin karmaşık bir fonksiyonun türevini nasıl bulacağını anlayıp anlamadığını kontrol etmek için sınavda benzer bir şey vermeyi sevdiklerini fark ettim.

Aşağıdaki örnek kendi başınıza çözmeniz içindir.

Örnek 3

Bir fonksiyonun türevini bulun

İpucu: Öncelikle doğrusallık kurallarını ve ürün farklılaştırma kuralını uyguluyoruz

Dersin sonunda tam çözüm ve cevap.

Daha küçük ve daha güzel bir şeye geçmenin zamanı geldi.
Bir örnekte iki değil üç fonksiyonun çarpımını göstermek alışılmadık bir durum değildir. Üç faktörün çarpımının türevi nasıl bulunur?

Örnek 4

Bir fonksiyonun türevini bulun

Öncelikle bakalım, üç fonksiyonun çarpımını iki fonksiyonun çarpımına dönüştürmek mümkün müdür? Örneğin çarpımda iki polinom varsa parantezleri açabiliriz. Ancak söz konusu örnekte tüm işlevler farklıdır: derece, üs ve logaritma.

Bu gibi durumlarda gerekli sıraylaürün farklılaştırma kuralını uygulayın iki kere

İşin püf noktası, "y" ile iki fonksiyonun çarpımını, "ve" ile de logaritmayı belirtmemizdir: . Bu neden yapılabilir? Gerçekten mi – bu iki faktörün bir ürünü değil ve kural işe yaramıyor mu?! Karmaşık bir şey yok:

Şimdi kuralı ikinci kez uygulamaya devam ediyor parantez içine almak için:

Ayrıca bükülebilir ve parantezlerin dışına bir şeyler çıkarabilirsiniz, ancak bu durumda cevabı tam olarak bu formda bırakmak daha iyidir - kontrol edilmesi daha kolay olacaktır.

Ele alınan örnek ikinci şekilde çözülebilir:

Her iki çözüm de kesinlikle eşdeğerdir.

Örnek 5

Bir fonksiyonun türevini bulun

Bu bağımsız çözüme bir örnektir; örnekte ilk yöntem kullanılarak çözülür.

Kesirlerle benzer örneklere bakalım.

Örnek 6

Bir fonksiyonun türevini bulun

Buraya gidebileceğiniz birkaç yol var:

Veya bunun gibi:

Ancak önce bölümün türev alma kuralını kullanırsak çözüm daha kısa bir şekilde yazılacaktır. , payın tamamını alarak:

Prensip olarak örnek çözülmüştür ve olduğu gibi bırakılırsa hata olmayacaktır. Ancak zamanınız varsa, cevabın basitleştirilip basitleştirilemeyeceğini görmek için her zaman taslağı kontrol etmeniz önerilir. Payın ifadesini ortak bir paydaya indirgeyelim ve hadi üç katlı kesirden kurtulalım:

Ek basitleştirmelerin dezavantajı, türevi bulurken değil, sıradan okul dönüşümleri sırasında hata yapma riskinin olmasıdır. Öte yandan öğretmenler sıklıkla ödevi reddediyor ve türevi “akla getirmesini” istiyorlar.

Kendi başınıza çözebileceğiniz daha basit bir örnek:

Örnek 7

Bir fonksiyonun türevini bulun

Türevi bulma yöntemlerinde uzmanlaşmaya devam ediyoruz ve şimdi farklılaşma için "korkunç" logaritmanın önerildiği tipik bir durumu ele alacağız.

Örnek 8

Bir fonksiyonun türevini bulun

Burada karmaşık bir fonksiyonun türevini alma kuralını kullanarak uzun bir yol kat edebilirsiniz:

Ancak ilk adım sizi hemen umutsuzluğa sürükler - hoş olmayan bir türevi almak zorundasınız. kesirli güç, ve sonra da kesirden.

Bu yüzden önce"Gelişmiş" bir logaritmanın türevinin nasıl alınacağı, ilk olarak iyi bilinen okul özellikleri kullanılarak basitleştirilmiştir:

! Elinizde bir alıştırma defteriniz varsa, bu formülleri doğrudan oraya kopyalayın. Not defteriniz yoksa bunları bir kağıda kopyalayın çünkü dersin geri kalan örnekleri bu formüller etrafında şekillenecektir.

Çözümün kendisi şöyle yazılabilir:

Fonksiyonu dönüştürelim:

Türevi bulma:

Fonksiyonun önceden dönüştürülmesi çözümü büyük ölçüde basitleştirdi. Bu nedenle, türev için benzer bir logaritma önerildiğinde, her zaman onu "parçalamak" tavsiye edilir.

Şimdi kendi başınıza çözebileceğiniz birkaç basit örnek:

Örnek 9

Bir fonksiyonun türevini bulun

Örnek 10

Bir fonksiyonun türevini bulun

Tüm dönüşümler ve cevaplar dersin sonundadır.

Logaritmik türev

Logaritmanın türevi bu kadar tatlı müzikse, o zaman şu soru ortaya çıkıyor: Bazı durumlarda logaritmayı yapay olarak düzenlemek mümkün mü? Olabilmek! Ve hatta gerekli.

Örnek 11

Bir fonksiyonun türevini bulun

Yakın zamanda benzer örneklere baktık. Ne yapalım? Bölümün farklılaşma kuralını ve ardından çarpımın farklılaşma kuralını sırayla uygulayabilirsiniz. Bu yöntemin dezavantajı, hiç uğraşmak istemeyeceğiniz devasa bir üç katlı kesirle karşı karşıya kalmanızdır.

Ancak teoride ve pratikte logaritmik türev diye harika bir şey var. Logaritmalar her iki tarafa "asılarak" yapay olarak düzenlenebilir:

Şimdi sağ tarafın logaritmasını olabildiğince “parçalamanız” gerekiyor (formüller gözlerinizin önünde mi?). Bu süreci çok detaylı bir şekilde anlatacağım:

Farklılaştırmayla başlayalım.
Her iki bölümü de ana başlık altında sonlandırıyoruz:

Sağ tarafın türevi oldukça basit; bu konuda yorum yapmayacağım çünkü bu metni okuyorsanız, bunu kendinizden emin bir şekilde yapabilmeniz gerekir.

Peki sol taraf?

Sol tarafta elimizde karmaşık fonksiyon. “Neden logaritmanın altında bir tane “Y” harfi var?” sorusunu öngörüyorum.

Gerçek şu ki, bu "tek harfli oyun" - KENDİSİ BİR FONKSİYONDUR(çok açık değilse örtülü olarak belirtilen bir fonksiyonun türevi makalesine bakın). Bu nedenle logaritma bir dış fonksiyondur ve “y” bir iç fonksiyondur. Ve karmaşık bir fonksiyonun türevini almak için kuralı kullanıyoruz :

Sol tarafta sanki sihir varmış gibi sihirli değnek bir türevimiz var. Daha sonra orantı kuralına göre “y”yi sol taraftaki paydadan sağ tarafın üstüne aktarıyoruz:

Şimdi farklılaşma sırasında nasıl bir “oyuncu” işlevinden bahsettiğimizi hatırlayalım. Şimdi duruma bakalım:

Son cevap:

Örnek 12

Bir fonksiyonun türevini bulun

Bu kendi başınıza çözebileceğiniz bir örnektir. Bu türden bir örneğin örnek tasarımı dersin sonunda yer almaktadır.

Logaritmik türevi kullanarak 4-7 numaralı örneklerden herhangi birini çözmek mümkündü, başka bir şey de oradaki fonksiyonların daha basit olması ve belki de logaritmik türevin kullanımının pek haklı olmamasıdır.

Bir üstel fonksiyonun türevi

Bu fonksiyonu henüz değerlendirmedik. Bir üstel fonksiyon fonksiyonu, bunun için bir fonksiyondur. hem derece hem de taban “x”e bağlıdır. Klasik örnek, size herhangi bir ders kitabında veya herhangi bir derste verilecektir:

Bir üstel fonksiyonun türevi nasıl bulunur?

Az önce tartışılan tekniğin (logaritmik türev) kullanılması gereklidir. Her iki tarafa da logaritma asıyoruz:

Kural olarak, sağ tarafta derece logaritmanın altından çıkarılır:

Sonuç olarak sağ tarafta standart formüle göre farklılaştırılacak iki fonksiyonun çarpımı var. .

Türevi buluyoruz; bunu yapmak için her iki parçayı da konturların altına alıyoruz:

Diğer eylemler basittir:

Nihayet:

Herhangi bir dönüşüm tamamen açık değilse, lütfen Örnek #11'in açıklamalarını dikkatlice tekrar okuyun.

İÇİNDE pratik görevler Kuvvet-üstel fonksiyon her zaman derste tartışılan örnekten daha karmaşık olacaktır.

Örnek 13

Bir fonksiyonun türevini bulun

Logaritmik türevi kullanıyoruz.

Sağ tarafta bir sabitimiz ve iki faktörün çarpımı var - “x” ve “logaritmanın logaritması x” (başka bir logaritma logaritmanın altına yerleştirilmiştir). Hatırladığımız gibi, türev alırken, yolunuza çıkmaması için sabiti hemen türev işaretinin dışına taşımak daha iyidir; ve elbette tanıdık kuralı uyguluyoruz :

Gördüğünüz gibi, logaritmik türevi kullanma algoritması herhangi bir özel hile veya püf noktası içermez ve bir üstel fonksiyonun türevini bulmak genellikle "eziyet" ile ilişkili değildir.