Похідна: означення, таблиця, правила
Похідна вимірює швидкість зміни функції. Для графіка це нахил дотичної, для руху — миттєва швидкість, для будь-якого процесу — темп його зростання чи спадання. На НМТ похідну майже завжди рахують за таблицею й правилами, тому технічна вправність тут важливіша за розуміння границь. Але саме розуміння геометричного змісту дозволяє перевіряти відповідь і не робити грубих помилок.
Означення
Похідною функції у точці називають границю відношення приросту функції до приросту аргументу, коли той прямує до нуля:
Процес знаходження похідної називають диференціюванням.
Дріб під границею — це середня швидкість зміни на відрізку завдовжки . Спрямовуючи до нуля, ми переходимо від середньої швидкості до миттєвої. Ця сама конструкція геометрично перетворює січну на дотичну.
Геометричний зміст
Похідна дорівнює кутовому коефіцієнту дотичної до графіка функції в точці — тобто тангенсу кута нахилу дотичної. Рухай точку дотику й стеж за нахилом:
Звідси випливає надійна перевірка результату: там, де функція зростає, похідна додатна, де спадає — від'ємна, а в точках «вершин» дорівнює нулю. Якщо для параболи ти дістав від'ємну похідну при , десь є помилка.
Таблиця похідних
Похідні елементарних функцій варто знати напам'ять. Скористайся режимом самоперевірки:
Правила диференціювання
Нехай , — функції, — стала. Кожне правило — окремим рядком:
| Правило | Формула | Словами |
|---|---|---|
| Сталий множник | число «виноситься» за похідну | |
| Сума / різниця | диференціюємо почленно | |
| Добуток | «перша штрих на другу плюс перша на другу штрих» | |
| Частка | у чисельнику мінус, знизу — квадрат знаменника |
Найчастіше на НМТ трапляються степенева формула й правила для суми та сталого множника. Наприклад:
Диференціюй кожен доданок окремо: , похідна сталого множника виноситься, а похідна вільного члена (сталої) дорівнює нулю.
Зверни увагу на важливу асиметрію: сума й різниця диференціюються почленно, а добуток і частка — ні. Записи чи — груба помилка. Перевір на числах: , тоді як .
Знайдемо для .
- Диференціюємо почленно: ;
- підставляємо : ;
- рахуємо: .
Відповідь: . Змістовно це означає, що в точці дотична до графіка має нахил , тобто утворює з віссю кут .
Знайдемо похідну функції .
Спосіб 1 — за правилом добутку. Тут , , отже , :
.
Спосіб 2 — розкрити дужки заздалегідь. , звідки — той самий результат.
Для многочленів другий спосіб зазвичай швидший і надійніший, тож правило добутку приберігай для випадків, коли розкрити дужки не вийде.
Рівняння дотичної
Дотична до графіка у точці з абсцисою має рівняння:
Її кутовий коефіцієнт дорівнює . Наприклад, для у точці : , , тож дотична — .
Порядок дій тут завжди однаковий: обчислити , обчислити , підставити у формулу. Найчастіша помилка — підставити у формулу саму функцію замість числа .
Типові помилки
- Диференціюють добуток почленно. .
- Забувають, що похідна сталої дорівнює нулю — або, навпаки, «диференціюють» сталу в одиницю.
- Помиляються в степеневій формулі. : показник стає множником і зменшується на одиницю.
- Плутають і . Перше — функція, друге — число.
- Втрачають мінус у правилі частки. У чисельнику саме , і порядок доданків тут важливий.
Перевір себе
Вираз-відповідь вводь як 12*x^3 - 10*x (зірочку можна пропускати: 12x^3-10x).
Перевірка приймає будь-який еквівалентний за значенням запис і будь-який порядок доданків.