Esimerkkejä derivoinnin ketjusäännöstä



Samankaltaiset tiedostot
Juuri 7 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty c) sin 50 = sin ( ) = sin 130 = 0,77

MS-A0104 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (ELEC2) MS-A0106 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (ENG2)

MS-A0107 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (CHEM)

a) Mikä on integraalifunktio ja miten derivaatta liittyy siihen? Anna esimerkki = 16 3 =

MATEMATIIKAN JA TILASTOTIETEEN LAITOS Analyysi I Harjoitus alkavalle viikolle Ratkaisuehdotuksia (7 sivua) (S.M)

Matematiikan tukikurssi

Testaa taitosi Piirrä yksikköympyrään kaksi erisuurta kulmaa, joiden a) sini on 0,75 b) kosini on

(x 0 ) = lim. Derivoimissääntöjä. Oletetaan, että funktiot f ja g ovat derivoituvia ja c R on vakio. 1. Dc = 0 (vakiofunktion derivaatta) 2.

Olkoon funktion f määrittelyjoukkona reaalilukuväli (erityistapauksena R). Jos kaikilla määrittelyjoukon luvuilla x 1 ja x 2 on voimassa ehto:

Matematiikan tukikurssi

H7 Malliratkaisut - Tehtävä 1

Muuttujan vaihto. Viikon aiheet. Muuttujan vaihto. Muuttujan vaihto. ) pitää muistaa lausua t:n avulla. Integroimisen työkalut: Kun integraali

Diskreetti derivaatta

Funktion määrittely (1/2)

Reaaliarvoisen yhden muuttujan funktion derivaatta LaMa 1U syksyllä 2011

Äänekosken lukio Mab4 Matemaattinen analyysi S2016

Monisteessa määritellään integraalifunktio ja esitetään perusominaisuuksia. Tässä pari esimerkkiä. = x x3 + 2 x + C.

Mapusta. Viikon aiheet

1.7 Gradientti ja suunnatut derivaatat

Talousmatematiikan perusteet: Luento 17. Osittaisintegrointi Sijoitusmenettely

Mapu I Laskuharjoitus 2, tehtävä 1. Derivoidaan molemmat puolet, aloitetaan vasemmasta puolesta. Muistetaan että:

Derivaatta, interpolointi, L6

MAA10 HARJOITUSTEHTÄVIÄ

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 5 Maanantai

Ratkaisu: Tutkitaan derivoituvuutta Cauchy-Riemannin yhtälöillä: f(x, y) = u(x, y) + iv(x, y) = 2x + ixy 2. 2 = 2xy xy = 1

Talousmatematiikan perusteet: Luento 7. Derivointisääntöjä Yhdistetyn funktion, tulon ja osamäärän derivointi Suhteellinen muutosnopeus ja jousto

Matematiikan tukikurssi

Integraalifunktio. Pohdittavaa: Minkä funktion derivaattafunktio on a) 3x 2, b) 2x? MiH (Ivalon lukio) MAA kesäkuuta / 5

Oletetaan, että funktio f on määritelty jollakin välillä ]x 0 δ, x 0 + δ[. Sen derivaatta pisteessä x 0 on

2 Funktion derivaatta

TRIGONOMETRISET JA HYPERBOLISET FUNKTIOT

Luku 4. Derivoituvien funktioiden ominaisuuksia.

MATEMATIIKAN KOE PITKÄ OPPIMÄÄRÄ Merkitään f(x) =x 3 x. Laske a) f( 2), b) f (3) ja c) YLIOPPILASTUTKINTO- LAUTAKUNTA

Talousmatematiikan perusteet: Luento 16. Integraalin käsite Integraalifunktio Integrointisääntöjä

Derivaatan sovelluksia

Talousmatematiikan perusteet: Luento 8. Tulon ja osamäärän derivointi Suhteellinen muutosnopeus ja jousto

HY, MTO / Matemaattisten tieteiden kandiohjelma Todennäköisyyslaskenta IIa, syksy 2018 Harjoitus 3 Ratkaisuehdotuksia.

Matematiikan tukikurssi

4 Integrointimenetelmiä

Trigonometrian kaavat 1/6 Sisältö ESITIEDOT: trigonometriset funktiot

Pyramidi 9 Trigonometriset funktiot ja lukujonot HK1-1. Dsin3 x. 3cos3x. Dsinx. u( x) sinx ja u ( x) cosx. Dsin. Dsin

Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos

Kaikkia alla olevia kohtia ei käsitellä luennoilla kokonaan, koska osa on ennestään lukiosta tuttua.

Derivaatta: Johdanto. Jatkuvan funktion arvojen muuttumisnopeutta voidaan mitata tangentin kulmakertoimella eli derivaatan arvolla (jos olemassa).

Funktion derivaatta. Derivaatan määritelmä. Johdanto derivaatan määritelmään

A = (a 2x) 2. f (x) = 12x 2 8ax + a 2 = 0 x = 8a ± 64a 2 48a x = a 6 tai x = a 2.

Fysiikan matematiikka P

Matematiikan tukikurssi

Matematiikan tukikurssi

30 + x ,5x = 2,5 + x 0,5x = 12,5 x = ,5a + 27,5b = 1,00 55 = 55. 2,5a + (30 2,5)b (27,5a + 27,5b) =

MS-A0207 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 5: Gradientti ja suunnattu derivaatta. Vektoriarvoiset funktiot. Taylor-approksimaatio.

3. Reaalifunktioiden määräämätön integraali

Johdatus reaalifunktioihin P, 5op

H5 Malliratkaisut - Tehtävä 1

Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos

MAT Laaja Matematiikka 1U. Hyviä tenttikysymyksiä T3 Matemaattinen induktio

MS-A0107 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (CHEM)

A B = (1, q, q 2 ) (2, 0, 2) = 2 2q q 2 = 0 q 2 = 1 q = ±1 A(±1) = (1, ±1, 1) A(1) A( 1) = (1, 1, 1) (1, 1, 1) = A( 1) A(1) A( 1) = 1

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 2. viikolle /

1 2 x2 + 1 dx. (2p) x + 2dx. Kummankin integraalin laskeminen oikein (vastaukset 12 ja 20 ) antaa erikseen (2p) (integraalifunktiot

Ratkaisu: Ensimmäinen suunta. Olkoon f : R n R m jatkuva eli kaikilla ε > 0 on olemassa sellainen δ > 0, että. kun x a < δ. Nyt kaikilla j = 1,...

Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos. MS-A0203 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2, kevät 2016

cos x cos 2x dx a) symbolisesti, b) numeerisesti. Piirrä integroitavan funktion kuvaaja. Mikä itse asiassa on integraalin arvo?

sin x cos x cos x = sin x arvoilla x ] π

Differentiaalilaskennan tehtäviä

IV. TASAINEN SUPPENEMINEN. f(x) = lim. jokaista ε > 0 ja x A kohti n ε,x N s.e. n n

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 5: Taylor-polynomi ja sarja

Tehtävänanto oli ratkaista seuraavat määrätyt integraalit: b) 0 e x + 1

3 x 1 < 2. 2 b) b) x 3 < x 2x. f (x) 0 c) f (x) x + 4 x Etsi käänteisfunktio (määrittely- ja arvojoukkoineen) kun.

Eksponenttifunktion Laplace muunnos Lasketaan hetkellä nolla alkavan eksponenttifunktion Laplace muunnos eli sijoitetaan muunnoskaavaan

JATKUVUUS. Funktio on jatkuva jos sen kuvaaja voidaan piirtää nostamatta kynää paperista.

Vastaa kaikkiin kysymyksiin (kokeessa ei saa käyttää laskinta)

Luonnollisten lukujen laskutoimitusten määrittely Peanon aksioomien pohjalta

Matematiikan tukikurssi

0 kun x < 0, 1/3 kun 0 x < 1/4, 7/11 kun 1/4 x < 6/7, 1 kun x 1, 1 kun x 6/7,

6 Eksponentti- ja logaritmifunktio

Maatalous-metsätieteellisen tiedekunnan valintakoe Ympäristö-ja luonnonvaraekonomia Matematiikan kysymysten oikeat vastaukset

Osi+aisintegroin3. Palautetaan mieleen tulon derivoimissääntö:

6.8 Erityisfunktioiden sovelluksia

5. Potenssisarjat 5.1. Määritelmä ja suppeneminen

sin(x2 + y 2 ) x 2 + y 2

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 5. viikolle /

f(x) f(y) x y f f(x) f(y) (x) = lim

plot(f(x), x=-5..5, y= )

F {f(t)} ˆf(ω) = 1. F { f (n)} = (iω) n F {f}. (11) BM20A INTEGRAALIMUUNNOKSET Harjoitus 10, viikko 46/2015. Fourier-integraali:

MS-A Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (CHEM) Harjoitus 6 loppuviikko

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 3: Jatkuvuus

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

MATP153 Approbatur 1B Ohjaus 2 Keskiviikko torstai

VI. TAYLORIN KAAVA JA SARJAT. VI.1. Taylorin polynomi ja Taylorin kaava

Integroimistekniikkaa Integraalifunktio

Matematiikan peruskurssi 2

Matematiikan tukikurssi

Epäyhtälöt 1/7 Sisältö ESITIEDOT: yhtälöt

Johdatus yliopistomatematiikkaan, 2. viikko (2 op)

MATEMATIIKAN KOE PITKÄ OPPIMÄÄRÄ

Differentiaaliyhtälöt I, kevät 2017 Harjoitus 3

JYVÄSKYLÄN YLIOPISTO. Integraalilaskenta 2 Harjoitus Olkoon A := {(x, y) R 2 0 x π, sin x y 2 sin x}. Laske käyräintegraali

Funktion raja-arvo 1/6 Sisältö ESITIEDOT: reaalifunktiot

Oletetaan, että funktio f on määritelty jollakin välillä ]x 0 δ, x 0 + δ[. Sen derivaatta pisteessä x 0 on

Transkriptio:

Esimerkkejä derivoinnin ketjusäännöstä (5.9.008 versio 1.0) Esimerkki 1 Määritä funktion f(x) = (x 5) derivaattafunktio. Funktio voidaan tulkita yhdistettynä funktiona, jonka ulko- ja sisäfunktiot ovat ulkofunktio: u(x) = x sisäfunktio: s(x) = x 5 f(x) = u(s(x)). = du(s(x)) } ds {{ } ulkofunktion derivaatta, johon laitettu alkuperäinen sisäfunktio s(x) sisään u (s(x)) ds(x) } {{ } sisäfunktion derivaatta s (x) Tarvitsee siis laskea ulko- ja sisäfunktion derivaatat ulkofunktio: u (x) = x 3 sisäfunktio: s (x) =. Yhdistetyn funktion derivaatta voidaan nyt rakentaa näistä paloista = (x 5)3 ulkofunktion derivaatta x 3, johon laitettu x 5 sisäfunktioksi }{{} sisäfunktion derivaatta on Sievennetty tulos on = 8(x 5)3

Esimerkki Määritä funktion f(x) = 7 x derivaattafunktio. Tulkitaan f(x) yhdistettynä funktiona ja lasketaan ulko- ja sisäfunktion derivaatat ulkofunktio: u(x) = x 1 u (x) = 1 x 1 sisäfunktio: s(x) = 7 x s (x) = x Kysytty derivaatta on siten = 1 (7 x ) 1 ulkofunktion derivaatta u (x), johon laitettu 7 x sisäfunktioksi ( x) sisäfunktion derivaatta x Sievennyksen jälkeen tulos on = x (7 x ) 1 x = 7 x

Esimerkki 3 Määritä funktion U(x) = sin 3x derivaattafunktio ja laske derivaatan arvo pisteessä x = π. Tämä voidaan tulkita kolmen funktion yhdistelmänä. Kutsutaan näitä lyhyesti nimillä f, g, h, jolloin U = f g h. Ketjusääntöön tulee nyt yksi kertolasku aiempaa enemmän, mutta muuten rakenne on aivan sama kuin ennen. Tunnistetaan siis osafunktiot ja lasketaan niiden derivaatat. ulkofunktio: f(x) = x f (x) = x sisäfunktio 1: g(x) = sin x g (x) = cos x sisäfunktio : h(x) = 3x h (x) = 3 = (g(h(x))) } dg {{ } funktion johon sisäfunk- uloimman derivaatta, tungettu tioksi kaikki, mitä siellä alunperinkin oli, siis f (g(h(x))) dg(h(x)) } dh {{ } seuraavaksi sisemmän funktion derivaatta, johon tungettu sisäfunktioksi kaikki, mitä sen sisällä alunperinkin oli eli g ((h(x)) Sijoitetaan edellä lasketut derivaatat ja funktiot paikoilleen = (sin 3x) ulkofunktion derivaatta x, johon laitettu sin 3x sisäfunktioksi cos 3x sisäfunktion 1 derivaatta cos x, johon laitettu sisäfunktio. (x) } {{ } sisimmän funktion derivaatta h (x) }{{} 3 sisäfunktion derivaatta on 3 Sievennetään tulos = 6 sin 3x cos 3x = 3 sin 6x. Lopussa on sovellettu kaksinkertaisen kulman sinin kaavaa (sin x = sin x cos x). Derivaatan arvo pisteessä x = π saadaan sijoittamalla derivaattafunktioon kyseinen x:n arvo. ( ) 6π = 3 sin = 3. x= π Tämä merkitään yleensä lyhyesti U ( π ) = 3.

Esimerkki Määritä funktion W (x) = e 9x +x derivaatta. Tulkitaan W (x) yhdistettynä funktiona ja määritetään osafunktioiden derivaatat. ulkofunktio: u(x) = e x u (x) = e x sisäfunktio: s(x) = 9x + x s (x) = 18x + dw = e 9x +x u (s(x)) ( 18x + ) = ( 18x + ) e 9x +x s (x) Esimerkki 5 Määritä funktion sinh x derivaatta. Hyperboliset funktiot määritellään eksponenttifunktioiden avulla. sinh x = ex e x = 1 ex 1 e x Kyseessä on siis kahden funktion summa. Olkoon f(x) = 1 ex ja g(x) = 1 e x, jolloin sinh x = f(x) + g(x). Nämä on helppo derivoida, f (x) = 1 ex g (x) = 1 e x (merkki vaihtui sisäfunktion x derivaatasta tulevan miinuksen takia) Näin ollen derivaatta on sinh x = 1 ex + 1 e x = ex + e x = cosh x. Vastaavasti saadaan hyberbolisen kosinin derivointikaavaksi cosh x = sinh x. Huomaa, että toisin kuin tavallisten trigonometristen funktioiden kaavoissa, hyberpolisen kosinin derivaattakaavassa ei ole miinusmerkkiä. Nämä ovat tunnettuja derivointikaavoja, joita voi käyttää tällaisenaan. Niitä ei tarvitse joka kerta johtaa erikseen eksponenttifunktiomääritelmän kautta.

Esimerkki 6 Olkoon P = 1 U, U = 1 + R/3 ja R = T. Määritä derivaatta dp dt. Kyseessä on yhdistetty funktio P (U(R(T ))), joten sen derivaatta voidaan ratkaista ketjusäännöllä. Lasketaan tarvittavat derivaatat. Käytetään nyt hieman erilaista merkintää, kuin aiemmin. Halutessaan, tässäkin voi kirjoittaa kaikki funktiot apumuuttujan x avulla, mutta fysiikassa on hyvä totutella myös tällaiseen suorempaan merkintätapaan. P (U) = U 1 P (U) = U U(R) = 1 + R /3 U (R) = 3 R1/3 R(T ) = T R (T ) =. Vastaus saadaan asettamalla tarvittavat sisäfunktiot paikalleen dp dt = P (U) U (R) R (T ) = U 3 R1/3 = 8 R 1/3 = 8 (T ) 1/3 10/3 3 U 3 (1 + (T ) /3 ) = T 1/3 3 (1 + /3 T /3 )