Производная

Разбор сложных заданий в тг-канале:

Производной функции $y = f(x)$ в данной точке $х_0$ называют предел отношения приращения функции к соответствующему приращению его аргумента при условии, что последнее стремится к нулю:

$f'(x_0)={lim}↙{△x→0}{△f(x_0)}/{△x}$

Дифференцированием называют операцию нахождения производной.

Таблица производных некоторых элементарных функций

Функция	Производная
$c$	$0$
$x$	$1$
$x^n$	$nx^{n-1}$
${1}/{x}$	$-{1}/{x^2}$
$√x$	${1}/{2√x}$
$e^x$	$e^x$
$l n x$	${1}/{x}$
$s i n x$	$c o s x$
$c o s x$	$-sinx$
$t g x$	${1}/{cos^2x}$
$c t g x$	$-{1}/{sin^2x}$

Основные правила дифференцирования

1. Производная суммы (разности) равна сумме (разности) производных

$(f(x) ± g(x))'= f'(x)±g'(x)$

Найти производную функции $f(x)=3x^5-cosx+{1}/{x}$

Производная суммы (разности) равна сумме (разности) производных.

$f'(x) = (3x^5 )'-(cos x)' + ({1}/{x})' = 15x^4 + sinx - {1}/{x^2}$

2. Производная произведения

$(f(x) · g(x))'= f'(x) · g(x)+ f(x) · g(x)'$

Найти производную $f(x)=4x·cosx$

$f'(x)=(4x)'·cosx+4x·(cosx)'=4·cosx-4x·sinx$

3. Производная частного

$({f(x)}/{g(x)})'={f'(x)·g(x)-f(x)·g(x)'}/{g^2(x)}$

Найти производную $f(x)={5x^5}/{e^x}$

$f'(x)={(5x^5)'·e^x-5x^5·(e^x)'}/{(e^x)^2}={25x^4·e^x-5x^5·e^x}/{(e^x)^2}$

4. Производная сложной функции равна произведению производной внешней функции на производную внутренней функции

$f(g(x))'=f'(g(x))·g'(x)$

$f(x)= cos(5x)$

$f'(x)=cos'(5x)·(5x)'=-sin(5x)·5= -5sin(5x)$

Физический смысл производной

Если материальная точка движется прямолинейно и ее координата изменяется в зависимости от времени по закону $x(t)$ , то мгновенная скорость данной точки равна производной функции.

$v(t) = x'(t)$

Точка движется по координатной прямой согласно закону $x(t)= 1,5t^2-3t + 7$ , где $x(t)$ — координата в момент времени $t$ . В какой момент времени скорость точки будет равна $12$ ?

Решение:

1. Скорость – это производная от $x(t)$ , поэтому найдем производную заданной функции

$v(t) = x'(t) = 1,5·2t -3 = 3t -3$

2. Чтобы найти, в какой момент времени $t$ скорость была равна $12$ , составим и решим уравнение:

$3t-3 = 12$

$3t = 15$

$t = 5$

Ответ: $5$

Геометрический смысл производной

Напомним, что уравнение прямой, не параллельной осям координат, можно записать в виде $y = kx + b$ , где $k$ – угловой коэффициент прямой. Коэффициент $k$ равен тангенсу угла наклона между прямой и положительным направлением оси $О х$ .

$k = tgα$

Производная функции $f(x)$ в точке $х_0$ равна угловому коэффициенту $k$ касательной к графику в данной точке:

$f'(x_0) = k$

Следовательно, можем составить общее равенство:

$f'(x_0) = k = tgα$

На рисунке касательная к функции $f(x)$ возрастает, следовательно, коэффициент $k > 0$ . Так как $k > 0$ , то $f'(x_0) = tgα > 0$ . Угол $α$ между касательной и положительным направлением $О х$ острый.

На рисунке касательная к функции $f(x)$ убывает, следовательно, коэффициент $k < 0$ , следовательно, $f'(x_0) = tgα < 0$ . Угол $α$ между касательной и положительным направлением оси $О х$ тупой.

На рисунке касательная к функции $f(x)$ параллельна оси $О х$ , следовательно, коэффициент $k = 0$ , следовательно, $f'(x_0) = tg α = 0$ . Точка $x_0$ , в которой $f '(x_0) = 0$ , называется экстремумом.

На рисунке изображён график функции $y=f(x)$ и касательная к этому графику, проведённая в точке с абсциссой $x_0$ . Найдите значение производной функции $f(x)$ в точке $x_0$ .

Решение:

Касательная к графику возрастает, следовательно, $f'(x_0) = tg α > 0$

Для того, чтобы найти $f'(x_0)$ , найдем тангенс угла наклона между касательной и положительным направлением оси $О х$ . Для этого достроим касательную до треугольника $А В С$ .

Найдем тангенс угла $В А С$ . (Тангенсом острого угла в прямоугольном треугольнике называется отношение противолежащего катета к прилежащему катету.)

$tg BAC = {BC}/{AC} = {3}/{12}= {1}/{4}=0,25$

$f'(x_0) = tg ВАС = 0,25$

Ответ: $0,25$

Производная так же применяется для нахождения промежутков возрастания и убывания функции:

Если $f'(x) > 0$ на промежутке, то функция $f(x)$ возрастает на этом промежутке.

Если $f'(x) < 0$ на промежутке, то функция $f(x)$ убывает на этом промежутке.

На рисунке изображен график функции $y = f(x)$ . Найдите среди точек $х_1,х_2,х_3…х_7$ те точки, в которых производная функции отрицательна.

В ответ запишите количество данных точек.

Решение:

Отрицательным значениям производной соответствуют интервалы, на которых функция $f (x)$ убывает. Поэтому, выделим на рисунке интервалы, на которых функция убывает.

В выделенных интервалах находятся точки $х_2, х_4$ . В ответ напишем их количество $2$ .

Ответ: $2$

Практика: решай 7 задание и тренировочные варианты ЕГЭ по математике (профиль)

<< Теория вероятностей

Наибольшее и наименьшее значение функции >>

Составим твой персональный план подготовки к ЕГЭ

Хочу!

Производная

Основные правила дифференцирования

Физический смысл производной

Геометрический смысл производной

Составим твой персональный план подготовки к ЕГЭ

Начни онлайн-курс ЕГЭ по математике (профиль) прямо сейчас