Ingyenes tananyagok

Analízis 1

Gyakorló feladatsor: deriválás

Nyolc feladat növekvő nehézségben, végigvezetett megoldással: az alapszabályoktól az érintő és a szélsőérték keresésig.

20 perc olvasás

Videós magyarázat, 4 percMegnyitás a YouTube-on

1. Feladatok

Mielőtt nekikezdenél: ehhez a feladatsorhoz az alapderiváltak és a deriválási szabályok ismerete fontos alapkövetelmény. Először mindenhol csak a feladatok vannak kiírva, hogy ki tudd próbálni hogy egyedül hogy menne és utána le tudod nyitni a megoldást.

1. feladat

Deriváld a következő függvényt: f(x)=4x35x2+7x2f(x)=4x^{3}-5x^{2}+7x-2.

Megoldás

Tagonként, a hatványszabállyal: (xn)=nxn1(x^n)'=n\,x^{n-1}.

f(x)=12x210x+7f'(x)=12x^{2}-10x+7

2. feladat

Deriváld a következő függvényt: f(x)=3x2x3f(x)=3\sqrt{x}-\dfrac{2}{x^{3}}.

Megoldás

  1. Írjuk hatvány alakba: f(x)=3x1/22x3f(x)=3x^{1/2}-2x^{-3}.
  2. Tagonként deriválva: f(x)=312x1/22(3)x4f'(x)=3\cdot\tfrac{1}{2}x^{-1/2}-2\cdot(-3)x^{-4}.
  3. Rendezve, és visszaírva gyök/tört alakba:
    f(x)=32x+6x4f'(x)=\frac{3}{2\sqrt{x}}+\frac{6}{x^{4}}

3. feladat

Deriváld a következő függvényt: f(x)=(2x1)(x2+3)f(x)=(2x-1)(x^{2}+3).

Megoldás

  1. Szorzatszabály: f=(2x1)(x2+3)+(2x1)(x2+3)f'=(2x-1)'(x^{2}+3)+(2x-1)(x^{2}+3)'.
  2. Behelyettesítve: f(x)=2(x2+3)+(2x1)2xf'(x)=2(x^{2}+3)+(2x-1)\cdot 2x.
  3. Kibontva és összevonva:
    f(x)=6x22x+6f'(x)=6x^{2}-2x+6
  4. Ellenőrzésképp ez a feladat szorzat nélkül, kibontással is menne: (2x1)(x2+3)=2x3x2+6x3(2x-1)(x^{2}+3)=2x^{3}-x^{2}+6x-3, aminek a deriváltja ugyanez.

4. feladat

Deriváld a következő függvényt: f(x)=x2+1x2f(x)=\dfrac{x^{2}+1}{x-2}.

Megoldás

  1. Legyen u=x2+1u=x^{2}+1 és v=x2v=x-2, ekkor u=2xu'=2x és v=1v'=1.
  2. A hányadosszabály szerint:
    f(x)=2x(x2)(x2+1)1(x2)2f'(x)=\frac{2x(x-2)-(x^{2}+1)\cdot 1}{(x-2)^{2}}
  3. A számlálót kibontva: 2x24xx21=x24x12x^{2}-4x-x^{2}-1=x^{2}-4x-1.
  4. Tehát:
    f(x)=x24x1(x2)2f'(x)=\frac{x^{2}-4x-1}{(x-2)^{2}}

5. feladat

Deriváld a következő függvényt: f(x)=(4x3)5f(x)=(4x-3)^{5}.

Megoldás

  1. Láncszabály: a külső függvény u5u^{5}, a belső 4x34x-3.
  2. A külső deriváltja 5u45u^{4}, a belsőé 44.
  3. Összeszorozva:
    f(x)=5(4x3)44=20(4x3)4f'(x)=5(4x-3)^{4}\cdot 4=20(4x-3)^{4}

6. feladat

Deriváld a következő függvényt: f(x)=x2sin(3x)f(x)=x^{2}\sin(3x).

Megoldás

  1. Szorzatszabály, mert két, egymástól független módon viselkedő tényező van: f=(x2)sin(3x)+x2(sin(3x))f'=(x^{2})'\sin(3x)+x^{2}\big(\sin(3x)\big)'.
  2. A második tényező deriváltjához láncszabály kell: (sin(3x))=cos(3x)3\big(\sin(3x)\big)'=\cos(3x)\cdot 3.
  3. Összerakva:
    f(x)=2xsin(3x)+3x2cos(3x)f'(x)=2x\sin(3x)+3x^{2}\cos(3x)

7. feladat

Írd fel az f(x)=x32x+1f(x)=x^{3}-2x+1 függvény érintőjének egyenletét az x0=1x_0=1 pontban.

Megoldás

  1. Az érintő egyenletéhez két adat kell: f(1)f(1) és f(1)f'(1).
  2. f(1)=12+1=0f(1)=1-2+1=0.
  3. A derivált: f(x)=3x22f'(x)=3x^{2}-2, tehát f(1)=32=1f'(1)=3-2=1.
  4. Az érintő: y=f(x0)+f(x0)(xx0)y=f(x_0)+f'(x_0)(x-x_0) alapján:
    y=0+1(x1)=x1y=0+1\cdot(x-1)=x-1

8. feladat

Keresd meg az f(x)=x33x2f(x)=x^{3}-3x^{2} függvény lokális szélsőértékeit.

Megoldás

  1. Stacionárius pontok: f(x)=3x26x=3x(x2)f'(x)=3x^{2}-6x=3x(x-2), ami x=0x=0 és x=2x=2 esetén nulla.
  2. A típus eldöntéséhez a második derivált: f(x)=6x6f''(x)=6x-6.
  3. f(0)=6<0f''(0)=-6<0, tehát x=0x=0-ban lokális maximum van, értéke f(0)=0f(0)=0.
  4. f(2)=6>0f''(2)=6>0, tehát x=2x=2-ben lokális minimum van, értéke f(2)=812=4f(2)=8-12=-4.

Elakadtál menet közben?

Egy tananyag megmutatja, hogyan működik a dolog. Azt viszont, hogy pontosan hol csúszik el nálad, egy óra alatt derítjük ki. Foglalj egy alkalmat, vagy beszéljük meg egy ingyenes konzultáción, mire van szükséged.