00:00
00:00
KURSER  / 
Matematik 3
BC
/  Derivata och deriveringsregler

Exempel derivatans definition

Författare:Simon Rybrand
Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av nationella provet
Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av nationella provet

Bestämma derivatan utifrån definitionen

Med hjälp av derivatans definition kan vi bestämma derivatan. Det är ett ganska tidskrävande jobb där det gäller att ha tungan rätt i mun för att inte missa någon teckenväxling eller term längs vägen. Här har vi definitionen igen.

Derivatans definition

f(x)=limh0f'(x)= \lim\limits_{h \to 0} f(x+h)f(x)h\frac{f(x+h)-f(x)}{h}ƒ (x+h)ƒ (x)h 

Här följer några rader om vad som är bra att repetera och tänka på när man förenklar uttrycken. 

Nästan alltid kunna förkorta bort  hhh

Om du förenklat täljaren i derivatans definition rätt, alltså differensen f(x+h)f(x)f\left(x+h\right)-f\left(x\right)ƒ (x+h)ƒ (x), kommer alla termer som är kvar efter att du förenklat, alltid innehålla ett hhh.

Dessa hhh:n bryter du ut och förkortar med  hhh :et i nämnaren. Efter det kan du låta h0h\to0h0 utan problem och beräkna derivatan!

Det är inte sant att det alltid kommer finnas ett  hhh att faktorisera ut vid förenkling av en ändringskvot,  men det gäller alltid vid förenkling av rationella uttryck. Vilket är det vi kommer utföra mest i denna kursen.

Varje gång du ska bestämma derivatan till  andragradsfunktion med definitionen, behöver du använda kvadreringsregeln.

Kvadreringsreglen och derivatans definition

Kvadreringsregeln säger att

(a+b)2=a2+2ab+b2(a+b)^2=a^2+2ab+b^2(a+b)2=a2+2ab+b2

Vi får då att f(x+h)f\left(x+h\right)ƒ (x+h) för alla andragradstermer f(x)=ax2f\left(x\right)=ax^2ƒ (x)=ax2 är lika med

a(x+h)2=a(x2+2xh+h2)=ax2+2axh+ah2a\left(x+h\right)^2=a\left(x^2+2xh+h^2\right)=ax^2+2axh+ah^2a(x+h)2=a(x2+2xh+h2)=ax2+2axh+ah2

Här kommer ett exempel på framtagning av derivatan till en andragradsfunktion med definitionen.

Exempel 1

Bestäm med hjälp av derivatans definition  f(x)f'\left(x\right)ƒ ´(x) då  f(x)=x2+5xf(x)=x^2+5xƒ (x)=x2+5x

Lösning:

Derivatans definition är
f(x)=limh0 f`(x)=\mathop {\lim }\limits_{h \to 0}  f(x+h)f(x)h\frac{f(x+h)-f(x)}{h}ƒ (x+h)ƒ (x)h 

Vi löser uppgiften stegvis genom att först bestämma f(x+h)f(x+h)ƒ (x+h) då f(x)=x2+5xf(x)=x^2+5xƒ (x)=x2+5x .

f(x+h)=(x+h)2+5(x+h)=x2+2xh+h2+5x+5hf(x+h)=(x+h)^2+5\left(x+h\right)=x^2+2xh+h^2+5x+5hƒ (x+h)=(x+h)2+5(x+h)=x2+2xh+h2+5x+5h

Nu sätter vi in detta i definitionen för derivata, förenklar och beräknar gränsvärdet

f(x)=limh0f'(x)=\mathop {\lim }\limits_{h \to 0} (x2+2xh+h2+5x+5h)(x2+5x)h=\frac{(x^2+2xh+h^2+5x+5h)-\left(x^2+5x\right)}{h}=(x2+2xh+h2+5x+5h)(x2+5x)h =

limh0 \mathop {\lim }\limits_{h \to 0}  x2+2xh+h2+5x+5hx25xh=\frac{x^2+2xh+h^2+5x+5h-x^2-5x}{h}=x2+2xh+h2+5x+5hx25xh =

limh0 \mathop {\lim }\limits_{h \to 0}  2xh+h2+5hh=\frac{2xh+h^2+5h}{h}=2xh+h2+5hh =

limh0 \mathop {\lim }\limits_{h \to 0}  h(2x+h+5)h=\frac{h\left(2x+h+5\right)}{h}=h(2x+h+5)h =

limh0 \mathop {\lim }\limits_{h \to 0}  2x+h+52x+h+52x+h+5 =2x+5=2x+5=2x+5

Observera gärna att derivatan är en funktion av typen ”en grad lägre”, än den ursprungliga funktionen som du deriverade. Så kommer det alltid vara vid derivering av polynomfunktioner. Graden sjunker ett steg vid derivering. I detta fall utgick vi från en andragradsfunktion och fick att derivatan var en förstagradsfunktion/linjär funktion.

Vanlig fel vid förenklingen av definitionen

Ett vanligt fel för nybörjaren är att missa prioriteringsregeln för potenser. Du kommer väl i håg att 32(3)2-3^2\ne(-3)^232(3)2 . Var noga med parenteserna när du gör beräkningen för att få ett matematiskt korrekt språk!

Parentesen är ”starkare” än kvadreringen. Den ”håller ihop” negationen/minustecknet med basen. Vi får att

(a)2=(a)(a)=a2(-a)^2=\left(-a\right)\left(-a\right)=a^2(a)2=(a)(a)=a2

Negationen/minustecknet är ”svagare” än kvadreringen. Vi får att

a2=(aa)-a^2=-\left(a\cdot a\right)a2=(a·a)

Detta implicerar att  a2(a)2-a^2\ne(-a)^2a2(a)2 .

Ett annat vanligt fel har också med potensreglerna att göra. Nämligen när basen är en produkt. Exempelvis är (5x)25x2\left(5x\right)^2\ne5x^2(5x)25x2  utan i stället gäller att (5x)2=52x2=25x2\left(5x\right)^2=5^2\cdot x^2=25x^2(5x)2=52·x2=25x2 . Det är en följd av denna potensregel.

(ab)n=anbn\left(a\cdot b\right)^n=a^n\cdot b^n(a·b)n=an·bn

Ofta är det lättare att göra rätt om man delar upp det i mindre steg. Tex först förenklar differensen  f(x+h)f(x)f\left(x+h\right)-f\left(x\right)ƒ (x+h)ƒ (x) innan man ställer upp förändringskvoten.

Derivatans definition och funktioner av högre grad

Derivatan till potensfunktioner av graden ett, två, tre samt exponentialfunktioner är relativt lätta att ta fram med definitionens hjälp. Men när vi kommer till funktioner av mycket hög grad eller exponenter som inte är heltal, uppstår en del problem.

Som tur är kommer vi snart att introducera deriveringsregler som tagits fram efter noggranna studier av derivatan och dess definition. Dessa kommer vi använda i stället för definitionen som är ganska omständlig och krånglig. Men det ingår i kursen att känna till derivatans definition och kunna lösa enklare fall av derivatan med den. Nu är det bara att sätta igång och öva!

Exempel i videon

  • Bestäm  f(4)f'\left(4\right)ƒ ´(4) då  f(x)=x23xf\left(x\right)=x^2-3xƒ (x)=x23x  med hjälp av derivatans definition.
  • Bestäm  f(1)f'\left(-1\right)ƒ ´(1) då  f(x)=10x2f\left(x\right)=10-x^2ƒ (x)=10x2  med hjälp av derivatans definition.