background image

Pochodna funkcji

Przyrost argumentu na osi powoduje przyrost wartości funkcji na osi y.
Niech funkcja będzie określona w pewnym otoczeniu ustalonego punktu x

0

oraz niech ∆oznacza przyrost argumentu. Niech ∆oznacza odpowiadający
mu przyrost wartości funkcji .

Wtedy

(x

0

+ ∆x) = (x

0

) + ∆y

Stąd
(x

0

+ ∆x− f (x

0

).

Definicja 1. Niech funkcja f będzie określona w pewnym otoczeniu ustalonego

punktu x

0

. Iloraz

y
x

=

(x

0

+ ∆x− f (x

0

)

x

nazywamy ilorazem różnicowym funkcji f w x

0

dla przyrostu x.

Definicja 2. Jeżeli istnieje granica skończona

lim

x→0

y
x

,

to granicę tę nazywamy pochodną funkcji f w punkcie x

0

i oznaczamy ją przez:

f

0

(x),

dy
dx

.

Przykład. Obliczyć z definicji pochodną funkcji (x) = x

2

.

Uwaga: Są funkcje (nawet ciągłe), które w pewnych punktach nie mają

pochodnej - np. |x| x

0

= 0.

Definicja 3. Funkcja ma pochodną w zbiorze A, gdy ma pochodną w każdym

punkcie tego zbioru.

Wzory

Funkcja

Pochodna funkcji

Uwagi

c

0

c ∈ R

x

α

αx

α−1

α ∈ R, zależne od α

a

x

a

x

ln a

a > 0, x ∈ R

e

x

e

x

x ∈ R

log

a

x

1

ln a

< a 6= 1, x > 0

ln x

1

x

x > 0

sin x

cos x

x ∈ R

cos x

− sin x

x ∈ R

tg x

1

cos

2

x

x 6=

π

2

k ∈ Z

ctg x

1

sin

2

x

x 6k ∈ Z

Interpretacja geometryczna pochodnej funkcji w punkcie.

1

background image

Niech funkcja będzie ciągła w pewnym otoczeniu ustalonego punktu x

0

oraz

niech (x

0

, y

0

), Q(x

0

+ ∆x, y

0

+ ∆y).

Sieczną P Q nazywamy prostą przechodzącą przez punkty Q. Kąt na-

chylenia siecznej do dodatniej półosi osi wyraża się wzorem

tg ϕ =

y
x

.

Podczas gdy przesuwa się wzdłuż wykresu funkcji w kierunku punktu

mamy ∆x → 0. Zatem przy przejściu granicznym otrzymujemy styczną do
wykresu funkcji w punkcie x

0

, której kąt nachylenia do dodatniej półosi osi x

wyraża się wzorem:

tg α = lim

x→0

y
x

f

0

(x

0

).

Równanie stycznej do wykresu funkcji w punkcie (x

0

, y

0

):

f

0

(x

0

)(x − x

0

) + (x

0

)

Przykład. Napisać równanie stycznej do wykresu funkcji (x) = e

x

= (01).

Twierdzenia o pochodnych

Twierdzenie 1. Jeżeli funkcje f oraz g mają pochodną właściwą w x, to

a) ((x± g(x))

0

f

0

(x± g

0

(x),

b)((x· g(x))

0

f

0

(x· g(x) + (x· g

0

(x),

c) (

((x)

g(x)

)

0

=

f

0

(x)·g(x)−f (x)·g

0

(x)

g(x)

2

d) [((x))

g(x)

]

0

= ((x))

g(x)

(g

0

(x· ln((x)) + f

0

(x·

g(x)

(x)

).

Przykłady =

sin x

x

x

2

· e

x

x

sin x

.

Twierdzenie 2. Jeżeli funkcja y (xma pochodną właściwą w x

0

oraz

funkcja g(yma pochodną właściwą w y

0

(x

0

), to

[g((x))]

0

g

0

((x)) · f

0

(x)

Przykłady = log

2

(x

3

+x

2

9), = ln(3x−4), = sin(2x

2

5), = (2x+3)

4

,

e

sin x

.

Pochodne wyższych rzędów

Pochodna f

0

(x) funkcji (x) jest także funkcją, a zatem, możemy liczyć z

niej pochodną.

Definicja 4. Niech f

0

(xbędzie funkcją określoną w pewnym otoczeniu punktu

x

0

i mającą w nim pochodną. Wówczas

f

00

(x) = [f

0

(x)]

0

.

Definicja 5. Niech f (xmającą pochodne do n−tego rzędu w pewnym otoczeniu

punktu x

0

. Wówczas

f

(n)

(x

0

) = [f

(n−1)

(x

0

)]

0

.

Przykłady (3x

4

+ 1)

00

, (e

3x

· cos 2x)

00

, sin

5

x.

2