Похідна — основа всього блоку "Математичний аналіз". Без неї неможливо знайти екстремуми, точки перегину, рівняння дотичної чи розв'язати Kurvendiskussion. Тому правила диференціювання на іспиті T-Kurs потрібно знати "на автоматі": тут немає часу згадувати формулу.
Розберемо правила, типові приклади та пастки, на яких найчастіше втрачаються бали.
Що показує похідна
Похідна — це швидкість зміни функції, ніби спідометр на дорозі, якою рухається графік:
- — графік іде вгору, функція зростає;
- — графік іде вниз, функція спадає;
- — графік на мить "зупиняється": це кандидат на максимум або мінімум.
Слово "кандидат" тут важливе: рівність ще не доводить, що в точці є екстремум. Це розібрано в статті про Kurvendiskussion на T-Kurs.
Шість правил диференціювання
| Правило | Формула |
|---|---|
| Potenzregel (степінь) | |
| Faktorregel (множник) | |
| Summenregel (сума) | |
| Produktregel (добуток) | |
| Quotientenregel (частка) | |
| Kettenregel (складна функція) |
Похідні ключових функцій
| Функція | Похідна |
|---|---|
| (стала) | |
| (при ) | |
Похідна — це вже застосування ланцюгового правила: зовнішня функція , внутрішня , її похідна .
Приклади
Приклад 1. Правило добутку. Знайдемо похідну . Тут , , тож , :
Приклад 2. Правило частки. Для маємо , , :
Приклад 3. Ланцюгове правило. Для зовнішня функція — куб, внутрішня — :
Ще два приклади в тому ж дусі: і .
Дотична до графіка
Рівняння дотичної до графіка функції в точці має вигляд:
Це класичне завдання: "Bestimmen Sie die Tangentengleichung".
Приклад. Дотична до у точці .
- Значення функції: .
- Похідна: , тому .
- Підставляємо: .
Поведінка на нескінченності: швидке правило
Для дробів із многочленів достатньо порівняти степені чисельника й знаменника:
- степінь чисельника більший — вираз прямує до , наприклад, ;
- степені однакові — границя дорівнює відношенню старших коефіцієнтів, наприклад, ;
- степінь чисельника менший — границя дорівнює , наприклад, .
Якщо знаменник прямує до нуля, а чисельник ні, графік має вертикальну асимптоту (senkrechte Asymptote).
Три типові помилки
- Забутий product rule. Похідна дорівнює не , а .
- Зупинка на . Це лише необхідна умова. Щоб довести, що точка є максимумом чи мінімумом, потрібна друга похідна або таблиця знаків.
- Скорочення доданків. У виразі не можна "скоротити ": скорочувати можна лише множники, а не доданки.
Більше пасток по всьому блоку математики — у статті 12 типових помилок на іспиті T-Kurs.
Що далі
Правила диференціювання логічно продовжуються Kurvendiskussion, а обернену дію, інтегрування, розібрано в статті про інтеграли на T-Kurs. У курсі T-Kurs ця тема розібрана з теорією, прикладами й практичними завданнями.