Lägg till som läxa
Lägg till som stjärnmärkt
Frågor hjälpmarkerade!
Alla markeringar försvinner.
KURSER /
Matematik - fortsättning Nivå 2
/ Derivata
Derivera logaritmfunktioner
Innehåll
[Videon är under utveckling]
I den här lektionen lär vi oss att derivera den naturliga logaritmfunktionen $\ln x$lnx. Deriveringsregeln för $\ln x$lnx är ett viktigt verktyg, bland annat i samband med kedjeregeln och produktregeln.
Deriveringsregeln för ln x
Vi har sedan tidigare sett att exponentialfunktionen $y=e^x$y=ex har den unika egenskapen att derivatan är lika med funktionen själv. Eftersom logaritmfunktionen $\ln x$lnx är inversen till $e^x$ex kan vi använda den kopplingen för att härleda deriveringsregeln för $\ln x$lnx.
Deriveringsregeln för ln x
Funktionen $f(x)=k\cdot\ln x$ƒ (x)=k·lnx där $x>0$x>0 har derivatan
$f´(x)=$ƒ ´(x)= $\frac{k}{x}$kx
Specialfallet $k=1$k=1 ger att $f(x)=\ln x$ƒ (x)=lnx har derivatan
$f´(x)=$ƒ ´(x)= $\frac{1}{x}$1x
Notera att logaritmfunktionen bara är definierad för $x>0$x>0, vilket innebär att derivatan alltid är positiv och att funktionen är strängt växande i hela sin definitionsmängd.
Exempel 1
Derivera $f(x)=5\ln x$ƒ (x)=5lnx.
Lösning
Vi tillämpar deriveringsregeln för $k\cdot\ln x$k·lnx med $k=5$k=5 och får
$f´(x)=$ƒ ´(x)=$\frac{5}{x}$5x
Kombinera logaritmfunktionen med andra termer
Precis som vid derivering av polynomfunktioner deriverar vi alltid ett uttryck term för term. Om funktionen innehåller en logaritmterm kombinerad med en potens- eller exponentialterm deriverar vi därför varje term för sig.
Exempel 2
Derivera $f(x)=x^2+3\ln x$ƒ (x)=x2+3lnx.
Lösning
Vi deriverar term för term. Potensfunktionen $x^2$x2 deriveras med potensfunktionernas regel och logaritmtermen med regeln för $k\cdot\ln x$k·lnx.
$f(x)=x^2+3\ln x$ƒ (x)=x2+3lnx ⇒ $f´(x)=2x+$ƒ ´(x)=2x+ $\frac{3}{x}$3x
Derivera logaritmfunktioner med kedjeregeln
När argumentet i logaritmfunktionen inte bara är $x$x utan ett helt uttryck, till exempel $\ln(x^2+1)$ln(x2+1), har vi att göra med en sammansatt funktion som kräver kedjeregeln. I sådana fall har vi att göra med en sammansatt funktion som kräver kedjeregeln, där den yttre funktionen är $\ln\left(\cdot\right)$ln(·) och den inre funktionen är argumentet.
Deriveringsregeln för ln(g(x)) – kedjeregeln
Funktionen $f(x)=\ln(g(x))$ƒ (x)=ln(g(x)) där $g(x)>0$g(x)>0 har derivatan
$f´(x)=$ƒ ´(x)=$\frac{g´(x)}{g(x)}$g´(x)g(x)
Det vill säga den inre derivatan i täljaren och den inre funktionen i nämnaren.
Exempel 3
Derivera $f(x)=\ln(x^2+1)$ƒ (x)=ln(x2+1).
Lösning
Vi identifierar den inre funktionen $g(x)=x^2+1$g(x)=x2+1 och beräknar dess derivata.
$g(x)=x^2+1$g(x)=x2+1 ⇒ $g´(x)=2x$g´(x)=2x
Tillämpar kedjeregeln för ln
$\frac{g´(x)}{g(x)}=\frac{2x}{x^2+1}$g´(x)g(x) =2xx2+1
Exempel 4
Derivera $f(x)=\ln(3x^3-2)$ƒ (x)=ln(3x3−2).
Lösning
Den inre funktionen är $g(x)=3x^3-2$g(x)=3x3−2. Vi beräknar dess derivata.
$g(x)=3x^3-2$g(x)=3x3−2 ⇒ $g´(x)=9x^2$g´(x)=9x2
Tillämpar kedjeregeln för ln
$f´(x)=\frac{9x^2}{3x^3-2}$ƒ ´(x)=9x23x3−2
Olika notationer för derivatan
Derivatan av en funktion kan skrivas på flera olika sätt. På gymnasiet använder vi primnotation, men inom högskolan och fysiken förekommer även andra beteckningar. Det är bra att känna till dem så att du inte blir förvånad om du möter dem.
Tre vanliga notationer för derivatan
Primnotation används på gymnasiet och är den notation vi arbetar med i den här kursen.
$f´(x)$ƒ ´(x) eller $y´$y´
Leibniz-notation är vanlig inom högskolan och fysiken. Notera att svaret skrivs utan $y´=$y´= framför, eftersom notationen redan anger att det är derivatan.
$\frac{d}{dx}(2\ln x)=\frac{2}{x}$ddx (2lnx)=2x
Operatornotation förekommer i vissa läromedel, bland annat inom finlandssvensk gymnasiematematik.
$D\left(f\right)$D(ƒ ) betyder derivatan av $f$ƒ . Vi kallar $D$D för en derivataoperator.
Exempel – Leibniz-notation
Beräkna $\frac{d}{dx}(3\ln x)$ddx (3lnx).
Lösning
Vi tillämpar deriveringsregeln för $k\cdot\ln x$k·lnx med $k=3$k=3. Med Leibniz-notation skrivs svaret utan $y´=$y´= framför.
$\frac{d}{dx}(3\ln x)=\frac{3}{x}$ddx (3lnx)=3x
Exempel – Operatornotation
Beräkna $D(3\ln x)$D(3lnx).
Lösning
Derivataoperatorn $D$D anger att vi ska derivera uttrycket inom parentesen. Vi tillämpar samma deriveringsregel som tidigare med $k=3$k=3.
$D(3\ln x)=\frac{3}{x}$D(3lnx)=3x
Definitionsmängden och derivatans tecken
Eftersom $\ln x$lnx bara är definierad för $x>0$x>0 måste vi alltid kontrollera definitionsmängden innan vi deriverar. Detta innebär att $f(x)=\ln(g(x))$ƒ (x)=ln(g(x)) endast är definierad där $g(x)>0$g(x)>0.
Derivatan $\frac{g´(x)}{g(x)}$g´(x)g(x) är positiv där $g´(x)>0$g´(x)>0 och negativ där $g´(x)<0$g´(x)<0, vilket ger information om var den sammansatta logaritmfunktionen är växande respektive avtagande.
Exempel i videon
- Derivera $f(x)=2\ln x$ƒ (x)=2lnx.
- Derivera $f(x)=3x^2-\ln x$ƒ (x)=3x2−lnx.
- Derivera $f(x)=\ln(2x^2-5x)$ƒ (x)=ln(2x2−5x) och bestäm definitionsmängden.
- Bestäm tangenten till grafen för $f(x)=\ln x$ƒ (x)=lnx i punkten $x=2$x=2.
Kommentarer
██████████████████████████
████████████████████████████████████████████████████
e-uppgifter (7)
1.
Derivera
-
a) Premium
$y=6+\ln x$y=6+lnx
Svar:π²Ditt svar:Rätt svar:(Korrekta varianter)Ger rätt svar {[{correctAnswer}]}Bedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Förkunskap: Talet e och den naturliga logaritmen lnLiknande uppgifter: deriveringsregler naturliga logaritmenRättar...b) Premium
$y=6\cdot\ln x$y=6·lnx
Svar:π²Ditt svar:Rätt svar:(Korrekta varianter)Ger rätt svar {[{correctAnswer}]}Bedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Förkunskap: Talet e och den naturliga logaritmen lnLiknande uppgifter: deriveringsregler naturliga logaritmenRättar...c) Premium
$y=\ln6x$y=ln6x
Svar:π²Ditt svar:Rätt svar:(Korrekta varianter)Ger rätt svar {[{correctAnswer}]}Bedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Förkunskap: Logaritmlagarna och logaritmekvationerLiknande uppgifter: deriveringsregler logaritmlagarna naturliga logaritmenRättar...Din skolas prenumeration har gått ut!Din skolas prenumeration har gått ut!2. Premium
Bestäm $y=\ln x+$y=lnx+$\frac{1}{x}$1x
Svar:Ledtråd
Ledtråd 2
Ditt svar:Rätt svar:💡 Enheten saknas i ditt svarBedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Förkunskap: Deriveringsregler PotensfunktionerLiknande uppgifter: deriveringsregler naturliga logaritmenRättar...3. Premium
Vilken av följande funktioner har inte samma derivata som de andra?
Bedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Förkunskap: Talet e och den naturliga logaritmen lnLiknande uppgifter: deriveringsregler naturliga logaritmenRättar...4. Premium
Bestäm$\frac{d}{dx}$ddx $\left(2\ln x\right)$(2lnx)
Svar:Ledtråd
Ledtråd 2
Ditt svar:Rätt svar:💡 Enheten saknas i ditt svarBedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Förkunskap: Talet e och den naturliga logaritmen lnLiknande uppgifter: deriveringsregler naturliga logaritmenRättar...5. Premium
Derivera $y=\ln(4x^5-3)$y=ln(4x5−3)
Svar:Ledtråd
Ledtråd 2
Ditt svar:Rätt svar:💡 Enheten saknas i ditt svarBedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Förkunskap: Sammansatta funktioner och kedjeregelnLiknande uppgifter: deriveringsregler kedjeregeln naturliga logaritmenRättar...c-uppgifter (4)
6.
En kompis till dig som inte gillar parenteser säger att $y=\left(\ln x\right)^3$y=(lnx)3 och $y=\ln x^3$y=lnx3 är samma funktion och att båda därför har samma derivata.
-
a) Premium
Det stämmer dock inte. Varför?
Svar:Ditt svar:Rätt svar:(Korrekta varianter)Ger rätt svar {[{correctAnswer}]}Bedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Förkunskap: Sammansatta funktioner och kedjeregelnLiknande uppgifter: deriveringsregler kedjeregeln naturliga logaritmenRättar...b) Premium
Derivatan till $y=\left(\ln x\right)^3$y=(lnx)3 kan skrivas som en produkt $k\cdot D\left(\ln x^3\right)$k·D(lnx3)
Bestäm $k$k.
Svar:π²Ditt svar:Rätt svar:(Korrekta varianter)Ger rätt svar {[{correctAnswer}]}Bedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Förkunskap: Sammansatta funktioner och kedjeregelnLiknande uppgifter: deriveringsregler kedjeregeln naturliga logaritmenRättar...7. Premium
En tangent till kurvan $y=3x\cdot \ln x$y=3x·lnx har lutningen $9$9. Bestäm funktionens värde i tangeringspunkten, svara exakt.
Svar:Ledtråd
Ledtråd 2
Ditt svar:Rätt svar:💡 Enheten saknas i ditt svarBedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Förkunskap: Produktregeln Tangentens ekvation och lutningLiknande uppgifter: deriveringsregler naturliga logaritmen Produktregeln tangentens ekvationRättar...8. Premium
Visa att $y=$y=$\frac{\ln\left(\sin x\right)}{\cos x}$ln(sinx)cosx har derivatan $y’=$y’= $\frac{1}{\sin x}+\frac{\sin x\cdot\ln\left(\sin x\right)}{\cos^2x}$1sinx +sinx·ln(sinx)cos2x
Svar:Ditt svar:Rätt svar:(Korrekta varianter)Ger rätt svar {[{correctAnswer}]}Bedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Förkunskap: KvotregelnLiknande uppgifter: deriveringsregler kedjeregeln Kvotregeln naturliga logaritmenRättar...a-uppgifter (1)
-
9. Premium
Linjen $y=ax+3$y=ax+3 tangerar kurvan $y=\ln\left(4x\right)$y=ln(4x), bestäm $a$a.
Ange ett exakt svar.
Svar:Ledtråd
Ledtråd 2
Ditt svar:Rätt svar:💡 Enheten saknas i ditt svarBedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Förkunskap: Tangentens ekvation och lutningLiknande uppgifter: deriveringsregler naturliga logaritmen tangentens ekvationRättar... -
-
Din skolas prenumeration har gått ut!Din skolas prenumeration har gått ut! -
Uppgiften är en del av en abc-fråga. Vad vill du göra?
Det finns inga befintliga prov.
-
{[{ test.title }]}
●
Lektion
Kategori
ID
Test i 7 dagar för 9 kr.
Det finns många olika varianter av Lorem Ipsum, men majoriteten av dessa har ändrats på någotvis. Antingen med inslag av humor, eller med inlägg av ord som knappast ser trovärdiga ut.
Logga in
viaAll svar raderas. Detta går inte att ångra detta.
Endast Premium-användare kan kommentera.