1. Derivaatan Testi. Jos funktio f on jatkuva avoimella välillä ]a, b[ ja x 0 ]a, b[ on kriit. tai singul. piste niin. { f (x) > 0, x ]a, x 0 [

Samankaltaiset tiedostot
6 Integraalilaskentaa

Käydään läpi: ääriarvo tarkastelua, L Hospital, integraalia ja sarjoja.

10. MÄÄRÄTYN INTEGRAALIN KÄYTTÖ ERÄIDEN PINTA-ALOJEN LASKEMISESSA

2.4 Pienimmän neliösumman menetelmä

Ville Turunen: Mat Matematiikan peruskurssi P1 3. välikokeen alueen teoriatiivistelmä 2007

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 8: Integraalifunktio ja epäoleellinen integraali

Matematiikan tukikurssi

MS-A010{2,3,4,5} (SCI, ELEC*, ENG*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 8: Integraalifunktio ja epäoleellinen integraali

2 Epäoleellinen integraali

MS-A0207 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (Chem) Yhteenveto, osa II

a = x 0 < x 1 < x 2 < < x n = b f(x) dx = I. lim f(x k ) x k=1

x k 1 Riemannin summien käyttö integraalin approksimointiin ei ole erityisen tehokasta; jatkuvasti derivoituvalle funktiolle f virhe b

Analyysin perusteet kauppatieteilijöille P

4 Pinta-alasovelluksia

Integraalilaskenta. Määrätty integraali

Riemannin integraalista

Johdatus reaalifunktioihin P, 5op

Määritelmä Olkoon C R m yksinkertainen kaari ja γ : [a, b] R m sen yksinkertainen parametriesitys, joka on paloittain C 1 -polku.

11. MÄÄRÄTTY INTEGRAALI JA TILAVUUS

II.1. Suppeneminen., kun x > 0. Tavallinen lasku

5 Epäoleellinen integraali

Matematiikan tukikurssi

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (CHEM) Laskuharjoitus 4 / vko 47, mallivastaukset

Preliminäärikoe Pitkä Matematiikka

5 Riemann-integraali ANALYYSI B, HARJOITUSTEHTÄVIÄ, KEVÄT Ala- ja yläintegraali

Numeeriset menetelmät TIEA381. Luento 9. Kirsi Valjus. Jyväskylän yliopisto. Luento 9 () Numeeriset menetelmät / 29

Integraalilaskentaa. 1. Mihin integraalilaskentaa tarvitaan? MÄNTÄN LUKIO

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 7: Integraali ja analyysin peruslause

A-Osio. Valitse seuraavista kolmesta tehtävästä kaksi, joihin vastaat. A-osiossa ei saa käyttää laskinta.

5 ( 1 3 )k, c) AB 3AC ja AB AC sekä vektoreiden AB ja

Analyysi 2. Harjoituksia lukuihin 1 3 / Kevät Anna sellainen välillä ] 2, 2[ jatkuva ja rajoitettu funktio f, että

MS-A010{2,3,4,5} (SCI,ELEC*, ENG*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 7: Integraali ja analyysin peruslause

MITEN MÄÄRITÄN ASYMPTOOTIT?

Sisältö. Integraali 10. syyskuuta 2005 sivu 1 / 20

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 9: Integroimismenetelmät

Matematiikan tukikurssi

Numeerinen integrointi.

MS-A010{2,3,4,5} (SCI,ELEC*, ENG*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 9: Integroimismenetelmät

Viikon aiheet. Pinta-ala

Lisää määrätystä integraalista Integraalin arvioimisesta. Osoita: VASTAUS: Osoita: Osoita:

Matemaattiset menetelmät I. Seppo Hassi

Matematiikan perusteet taloustieteilijöille P

Sinilause ja kosinilause

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

Riemannin integraali

Sisältö. Funktiojonot ja -sarjat 10. syyskuuta 2005 sivu 1 / 15

Matematiikan tukikurssi. Hannu Kivimäki

i 2 n 3 ( (n 1)a (i + 1) 3 = 1 +

( ) Pyramidi 4 Analyyttinen geometria tehtävien ratkaisut sivu 321 Päivitetty Saadaan yhtälö. 801 Paraabeli on niiden pisteiden ( x,

Kertymäfunktio. Kertymäfunktio. Kertymäfunktio: Mitä opimme? 2/2. Kertymäfunktio: Mitä opimme? 1/2. Kertymäfunktio: Esitiedot

4. Reaalifunktioiden määrätty integraali

SARJAT JA DIFFERENTIAALIYHTÄLÖT Funktiojonot 1

R4 Harjoitustehtävien ratkaisut

Kertausta ja täydennystä

sin θ θ θ r 2 sin 2 θ φ 2 = 0.

Analyysi B. Derivaatta ja integraali. Pertti Koivisto

TEHTÄVÄ 1. Olkoon (f n ) jono jatkuvia funktioita f n : [a, b] R, joka suppenee välillä [a, b] tasaisesti kohti funktiota f : [a, b] R.

Pertti Koivisto. Analyysi B

Matematiikan peruskurssi. Seppo Hassi

Syksyn 2015 Pitkän matematiikan YO-kokeen TI-Nspire CAS -ratkaisut

lim + 3 = lim = lim (1p.) (3p.) b) Lausekkeen täytyy supistua (x-2):lla, joten osoittajan nollakohta on 2.

ANALYYSI 3. Tero Kilpeläinen

3 Integraali ja derivaatta

Pinta-alan laskeminen

Analyysin perusteet kauppatieteilijöille P

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ PISTEYTYSKOKOUS

Riemannin integraalista

OSA 1: POLYNOMILASKENNAN KERTAUSTA, BINOMIN LASKUSÄÄNTÖJÄ JA YHTÄLÖNRATKAISUA

Jouni Sampo. 28. marraskuuta 2012

1 Jonot. 2 Sarjat. 3 Jatkuvuus. 4 Derivaatta. 5 Taylor-polynomit ja -sarjat. 1.2 Jonot. jossa

1 Jonot. 2 Sarjat. 3 Jatkuvuus. 4 Derivaatta. 5 Taylor-polynomit ja -sarjat. 1.2 Jonot. jossa

13. Taylorin polynomi; funktioiden approksimoinnista. Muodosta viidennen asteen Taylorin polynomi kehityskeskuksena origo funktiolle

7 Funktiosarjoista. 7.1 Funktiosarjojen suppeneminen

Kuvausta f sanotaan tällöin isomorfismiksi.

Numeerinen integrointi

1 Jonot. 2 Sarjat. 3 Jatkuvuus. 4 Derivaatta. 5 Taylor-polynomit ja -sarjat. 1.2 Jonot. jossa

Integroimistehtävät, 10. syyskuuta 2005, sivu 1 / 29. Perustehtäviä. Tehtävä 1. Osoita, että vakiofunktio f(x) c on Riemann-integroituva välillä

Painopiste. josta edelleen. x i m i. (1) m L A TEX 1 ( ) x 1... x k µ x k+1... x n. m 1 g... m n g. Kuva 1. i=1. i=k+1. i=1

funktion voi tarkistaa derivoimalla. Sijoitusmenettely perustuu ketjusääntöön.

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

MS-A0102 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1

Esimerkki 8.1 Määritellään operaattori A = x + d/dx. Laske Af, kun f = asin(bx). Tässä a ja b ovat vakioita.

Lebesguen integraali - Rieszin määritelmä

VEKTOREILLA LASKEMINEN

LINSSI- JA PEILITYÖ TEORIAA. I Geometrisen optiikan perusaksioomat

, c) x = 0 tai x = 2. = x 3. 9 = 2 3, = eli kun x = 5 tai x = 1. Näistä

MS-A0102 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 5 Maanantai

MS-A010X Di erentiaali- ja integraalilaskenta Lukujoukot. 1.2 Jonot. 1.2 Perusongelmat. 1.3 Suppeneminen I. 1.2 Jonojen ominaisuuksia

ANALYYSI 2. Tero Kilpeläinen

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1: tiivistelmä ja oheislukemista

x n e x dx = n( e x ) nx n 1 ( e x ) = x n e x + ni n 1 x 4 e x dx = x 4 e x +4( x 3 e x +3( x 2 e x +2( xe x e x ))) = e x

Matematiikan johdantokurssi, syksy 2017 Harjoitus 6, ratkaisuista. 1. Onko jokin demojen 5 tehtävän 3 relaatioista

Teoriaa tähän jaksoon on talvikurssin luentomonisteessa luvussa 10. Siihen on linkki sivulta

VALTIOTIETEELLINEN TIEDEKUNTA TILASTOTIETEEN VALINTAKOE Ratkaisut ja arvostelu

missä t on matkaan raosta varjostimelle kuluva aika. Jos suihkun elektronien liikemäärä x- sunnassa on p x,on min y0min 0min

1 Jonot. 2 Sarjat. 3 Jatkuvuus. 4 Derivaatta. 5 Taylor-polynomit ja -sarjat. 1.2 Jonot. jossa

Mika Hirvensalo. Insinöörimatematiikka B 2014

Muita määrätyn integraalin sovelluksia

Transkriptio:

1. Derivtn Testi Jos funktio f on jtkuv voimell välillä ], b[ j x 0 ], b[ on kriit. ti singul. piste niin { f (x) < 0, x ], x 0 [ f x (x) > 0, x ]x 0, b[ 0 on lokli minimipiste (1) { f (x) > 0, x ], x 0 [ f (x) < 0, x ]x 0, b[ x 0 on lokli mksimipiste (2)

2. Derivtn Testi Jos f (x 0 ) = 0 j f (x 0 ) > 0 niin x 0 on lokli minimipiste. Jos f (x 0 ) = 0 j f (x 0 ) < 0 niin x 0 on lokli mksimipistepiste. Esimerkki 56 ) Etsi funktion g(x) = x 3 3x 2 9x + 2 äärirvot välillä [ 2, 2] b) Etsi funktion h(x) = 3x 2/3 2x äärirvot välillä [ 1, 1]. c) Etsi funktion f (x) = x 4 2x 2 3 äärirvot välillä [ 2, 2] d) Etsi funktion f (x) = x x 2/3 äärirvot välillä [ 1, 2] e) Etsi funktion f (x) = x + (4/x) äärirvot välillä ]0, [ f) Etsi funktion f (x) = xe x2 äärirvot. g) Etsi funktion f (x) = x 2 e x äärirvot.

Konkvisuus j käännepisteet Jos f > 0 välillä I niin f on konkvi ylöspäin välillä I. Jos f < 0 välillä I niin f on konkvi lspäin välillä I. Piste x 0 on käännepiste jos seurvt kksi ehto ovt voimss 1 Funktion kuvjll y = f (x) on tngentti pisteessä x = x 0 2 Funktion konkvisuus on vstkkinen pisteen x 0 vstkkisill puolill Esimerkki 57 Tutki seurvien funktioiden konkvisuutt ) x 6 10x 4 b) x 4 2x 3 + 1

Esimerkkejä derivttojen käytöstä Esimerkki 58 Määritä pisteen P 1 liikeen nopeus jn hetkellä t kun kulm θ ksv nopeudell 2π (rd/s) j θ = 0 kun t = 0. Esimerkki 59 Ajn hetkellä t piste P 1 liikkuu y-kselill nopuedell 5t j piste P 2 liikkuu x-kselill nopeudell 5t. Kun t = 0 niin P 1 on origoss j P 2 on pisteessä 10 positiivisell x-kselill. Minä jn hetkellä t [0, 5] pisteiden välimtk on suurimmilln? Pienimmillään?

Tylorin polynomi (1/2) Pisteessä muodostettu Tylorin n. steen polynomi f :lle on muoto P n (x) = f () + f ()(x ) + f () (x ) 2 +... + f (n) 2! n! (x )n. Jos f on n + 1 kert derivoituv niin tälle polynomille pätee f (x) = P n (x) + E n (x), missä E n (x) on Lgrngen jäännöstermi eli virhetermi E n (x) = f (n+1) (c x ) (n + 1)! (x )n+1. Piste c x [, x] mutt yleensä emme tunne tälle täsmällistä rvo.

Tylorin polynomi (2/2) Eräitä Tylorin polynomin käyttökohteit Teoreettiset tutkimukset Funktion pproksimointi derivttojen vull Rj-rvojen määrittäminen Srjojen tutkiminen Esimerkki 60 Ann estimtti funktion sin(x) rvolle pisteessä 0.1 käyttämällä ) 1. steen Tylorin polynomi (lineristioit), b) 2. steen Tylorin polynomi. c) Annn virheelle ylärjt ) j b) kohdiss. d) Näytä Tylorin kvn vull että lim x 0 sin(x)/x = 1. Esimerkki 61 Kuink mont termiä Tylorin polynomist trvitn, jos funktiot e x pproksimoidn pisteen 0 läheisyydessä j e:n rvo hlutn 3 desimlin trkkuudell.

L Hospitlin säännöt (1/2) Luse Oletetn, että i) g(x) 0 j f :llä sekä g:llä on jtkuvt derivtt välillä (, b) ii) f (x) j g(x) 0 (ti ), kun x (ti ) Tällöin f (x) lim x g(x) = lim f (x) x g (x), jos jälkimmäinen rj-rvo on olemss. Esimerkki 62 Määritä seurvt rj-rvot L Hospitlin sääntöön perustuen ln x x ) lim x 1 b)lim 2 x 2 1 x e x

L Hospitlin säännöt (2/2) Funktiot f (x), jotk ovt muoto u(x) v(x), u(x)v(x), [u(x)]v(x) j u(x) v(x) ovt epämääräisessä muodoss pisteessä (ti ), jos f () on joku seurvist muodoist. 0 (1) 0, (2), (3) 0, (4) 00, (5) 0, 1, (6) 1, (7) Tällöin rj-rvon ( ) etsimiseen voidn käyttää l Hospitlin sääntöä kirjoittmll funktiot mm. seurvsti: (3) uv = u 1/v, (4), (5), (6) uv = e v ln u, (7) u v = ln(e u /e v ) Esimerkki 63 Määritä rj-rvot ) lim x 0+ x x b) lim x 0 1 e 3x2 x sin 2x c) lim x 0+ x sin x d) lim x 0+ (sin x) x e) lim x 0+ (cos x) 1/x

Määrätty integrli (1/2) Olkoon f jtkuv välillä [, b]. Jetn väli [, b] n yhtäsuureen osn x i :n mittiseen osn: = x 0 < x 1 < x 2 <... < x n 1 < x n = b Olkoon u i [x i 1, x i ] sellinen, että f (u i ) on f :n mksimirvo tällä välillä j l i [x i 1, x i ] sellnen, että f (l i ) on f :n minimirvo tällä välillä. Merkitään: S l = f (l i ) x i S l S ylä S ylä = f (u i ) x i

Määrätty integrli (2/2) Jos jokisen välin [, b] jolle pätee S l I S ylä, snotn, että se on integroituv välillä [, b] j I = b f (x) dx on f :n määrätty integrli yli välin [, b] Huom! b Huom! Merkintä I = f (x) dx ei in ilmise pint-l! b f (x) dx voidn tulkit seurvsti: di = f (x) dx on pint-l-lkio, missä dx on ääretömän ohut viiple, jonk korkeus on f (x). Kun välillä [, b] summtn pint-l-lkiot sdn b f (x) dx.

Määrättyn integrlin lskeminen (1/3) Määrätty integrli voidn lske mm. summmll suorkiteiden pint-loj yhteen. Tämä lähestymistp on myös useiden numeeristen integrointimenetelmien tustll. Summmerkinnästä j summsäännöistä: i = 1 + 2 +... + n 0 i = 0, i=0 1 i = 1, b i = ( i + b i ) = 2 i = 1 + 2 jne b i i + ( vkio) b i

Määrättyn integrlin lskeminen (2/3) Eräitä summkvoj (voidn todist mm. mtemttisell induktioll) 1 = 1 + 1 + 1 +... + 1 = n i = 1 + 2 +... + n = i 2 = 1 2 + 2 2 + 3 2 +... + n 2 = Esimerkki 64 n(n + 1) 2 n(n + 1)(2n + 1) 6 r i 1 = 1 + r + r 2 +... + r n 1 = r n 1 r 1, r 1 Esimerkki: Lske prbelin y = x 2, suorn x = b j x-kselin välinen pint-l j määrätty integrli b 0 x 2 dx.

Määrättyn integrlin lskeminen (3/3) Kuink lske määrätty integrli jos ei tunnet sopivi summkvoj, esim. tpus f (x) = cos(x)? Luse Anlyysin perusluse Olkoon f jtkuv välillä [, b] j F jokin funktion f integrlifunktio (F (x) = f (x)) välillä (, b). Tällöin b f (x) dx = / b F (x) = F (b) F () j d x f (t) dt = f (x). dx Edellisessä myös äärettömät integroimisrjt j epäjtkuvt funktiot kelpisivt tietyin reunehdoin. Tällöin puhutn epäoleellisist integrleist. Näihin pltn A2:ss.

Esimerkkejä määrätyistä integrleist Esimerkki 65 Määritä seurvt integrlit. ) 2 2 (1 + x) dx, b) 1 3 1 (1 + x) dx, c) 2 x dx. 1 1 2 d) 0 Esimerkki 66 dx 3π/2, e) cos x dx, f ) 1 x 2 0 π/2 π/4 4 (sin x(1 + sin(x)) 1 dx. ) Mitä on f (2) kun f (x) = 1 x 0 f (t)dt? b) Mitä on H (2) kun H(x) = 3x x 2 4 e t dt? c) Määritä funktion f (x) = ( ) 2x x 2 0 cos 1 dt minimi- j 1+t 2 mksimikohdt.

Pint-lojen lskent (1/2) Funktion j x-kselin rjoittm pint-l: Jos f (x) 0 niin x-kselin j suorien x = j x = b väliin jäävä pint-l on b f (x)dx Jos f (x) 0 niin x-kselin j suorien x = j x = b väliin jäävä pint-l on b f (x)dx. Jos f (x) viht merkkiä trksteluvälillä, niin pint-l on b f (x) dx. Siis integrli jk osiin. Esim. jos f (x) > 0 kun x < c j f (x) 0 kun x c niin pint-l on c f (x)dx b c f (x)dx. Khden funktion rjoittm pint-l: Jos f (x) g(x) niin pint-l on b (f (x) g(x))dx. Jos f (x) g(x) ei päde koko välille [, b] niin pint-l on b f (x) g(x) dx. Siis integrli täytyy jk osiin sen mukn onko f (x) g(x) positiivinen vin negtiivinen kyseisillä väleillä.

Pint-lojen lskent (2/2) Esimerkki 67 ) Lske suorien x = 1, x = 2, x-kselin j käyrän y = x 3 rjoittm pint-l. b) Lske käyrän y = x 3 j tämän pisteeseen (1, 1) setetun tngentin rjoittm pint-l c) Lske funktioiden f (x) = sin(x) j g(x) = cos(x) väliin jäävä pint-l kun x [0, 2π] rjoittm pint-l. d) Lske käyrien x = y 2 j x = 2y 2 y 2 rjoittm pint-l.

Integroimisrjojen kääntäminen Kun määrittelimme integrli niin oletimme että b. Tämä ei kuitenkn ole välttämätöntä. Jos b niin x i = (b )/n < 0 j oltv S yl < I < S l kikille joille (eli e.y. pätee kun n ). Kikki lskent (j pint-l tulkinnt) voidn tehdä näille rjoille smoin kuin edellä käyttämällä yhteyttä b f (x)dx = b f (x)dx Esimerkki 68 Määritä siten että välillä [0, 1] funktioiden f (x) = x 3 j g(x) = x 2 väliin jäävä pint-l olisi mhdollisimmn pieni.