Skillnad mellan versioner av "2.7 Grafer och derivator"
Taifun (Diskussion | bidrag) m |
Taifun (Diskussion | bidrag) m |
||
| Rad 127: | Rad 127: | ||
<table> | <table> | ||
<tr> | <tr> | ||
| − | <td> | + | <td><big> |
<i>Lokala maxima</i> och <i>minima</i> är punkter som har största | <i>Lokala maxima</i> och <i>minima</i> är punkter som har största | ||
| Rad 140: | Rad 140: | ||
Se även [[3.4_Grafer_och_derivator#Begreppsf.C3.B6rklaringar|<b><span style="color:blue">Begreppsförklaringar</span></b>]]. | Se även [[3.4_Grafer_och_derivator#Begreppsf.C3.B6rklaringar|<b><span style="color:blue">Begreppsförklaringar</span></b>]]. | ||
| − | </td> | + | </big></td> |
<td><math> \quad </math></td> | <td><math> \quad </math></td> | ||
<td>[[Image: Maxima_minima_110.jpg]]</td> | <td>[[Image: Maxima_minima_110.jpg]]</td> | ||
Versionen från 14 november 2021 kl. 12.23
IND_VAL: v46 II, tor kl 14.40-15.50, sal 2
| << Förra avsnitt 3.1 | Genomgång | Övningar | Facit | Nästa avsnitt 3.5 Differentialekvationer >> |
Derivatan = Kurvans lutning = Tangentens lutning
Växande och avtagande
Det handlar om att använda derivatan som ett verktyg för att få information om själva funktionen.
Här används derivatan för att få reda på om funktionen växer eller avtar.
Negativ och positiv lutning hos räta linjer och kurvor:
 |
 |
Regler om en funktions växande och avtagande
Det är derivatans tecken (\( \,+\, \) eller \( \,-\, \)) som avgör om en funktion är växande eller avtagande.
| Funktionen \( \; y \, = \, f(x) \; \) är växande för \( \; x = a \; \) om derivatan \( \; f\,'(a) \, {\bf {\color{Red} >}} \, 0 \;. \)
Funktionen \( \; y \, = \, f(x) \; \) är avtagande för \( \; x = a \; \) om derivatan \( \; f\,'(a) \, {\bf {\color{Red} <}} \, 0 \;. \)
|
Om derivatan \( \, f\,'(a) \; {\bf {\color{Red} =}} \; 0 \, \) är funktionen varken växande eller avtagande för \( \, x = a \, \). Vilka slutsatser man kan dra då, behandlas nedan.
Exempel 1 Vinternatt
 |
Under en vinternatt varierar temperaturen enligt funktionen
där \( y \;\, = \) temperaturen i grader Celsius och \( x \;\, = \) tiden i timmar efter midnatt Funktionen \(\, f(x)\):s definitionsmängd: \( \quad 0 \leq x \leq 8 \) a) Avgör algebraiskt om temperaturen är växande eller avtagande vid:
|
Påminnelse: En funktions definitionsmängd är mängden av alla \( \, x \, \) för vilka funktionen är definierad.
Lösning:
a) För att kunna använda reglerna ovan ställer vi upp derivatan:
- \[ f(x) \, = \, 0,24\,x^2 - 2,4\,x + 7 \]
- \[ f'(x) \, = \, 0,48\,x - 2,4 \]
För att bestämma derivatans tecken måste vi beräkna derivatans värden för de efterfrågade tiderna:
- \( f'(2) \, = \, 0,48 \cdot 2 - 2,4 = -1,44 < 0 \; \Rightarrow \; \) Temperaturen är avtagande vid kl 2.
- \( f'(5) \, = \, 0,48 \cdot 5 - 2,4 \qquad\qquad\! = \, 0 \; \Rightarrow \; \) Temperaturen är varken växande eller avtagande vid kl 5.
- \( f'(7) \, = \, 0,48 \cdot 7 - 2,4 = \;\;\, 0,96 > 0 \; \Rightarrow \; \) Temperaturen är växande vid kl 7.
b)
Lokala maxima och minima
|
Lokala maxima och minima är punkter som har största resp. minsta funktionsvärden i sin närmaste omgivning. Med maxima och minima menas i detta kapitel alltid lokala maxima och minima. Globala maxima och minima behandlas senare. Se även Begreppsförklaringar. |
\( \quad \) |  |
För att avgöra vilka nollställen av derivatan som är funktionens maxima och
vilka som är minima \( \ldots \, \), undersöker man derivatans teckenbyte i nollställena.
| Det finns två metoder för att göra denna undersökning:
|
|
Regler om max/min med teckenstudie
\( f\,'(a) \, = \, 0 \; \) och \( \; f\,'(x) \; \) byter tecken från \( \, + \, \) till \( \, - \, \) i \( \, x = a \qquad \Longrightarrow \qquad f(x) \, \) har ett maximum i \( \, x = a \, \).
\( f\,'(a) \, = \, 0 \; \) och \( \; f\,'(x) \; \) byter tecken från \( \, - \, \) till \( \, + \, \) i \( \, x = a \qquad \Longrightarrow \qquad f(x) \, \) har ett minimum i \( \, x = a \, \).
\( f\,'(a) \, = \, 0 \; \) och \( \; f\,'(x) \; \) byter inte tecken i \( \, x = a \quad \Longrightarrow \quad f(x) \, \) har en terasspunkt i \( \, x = a \), se Matte 3c, 3.3. Terasspunkter.
En alternativ metod för att skilja mellan funktionens maxima och minima är andraderivatan.
Till skillnad från teckenstudie som klarar sig med första derivatan, måste vi derivera här två gånger.
En fördel med metoden med andraderivatan är dock att den kräver mindre räkning.
Andraderivata
Med andraderivata menas derivatans derivata som betecknas med \( \, f\,''(x) \, \) och läses \( \; {\rm "}\!f \; {\rm biss\;av\; } x\,{\rm"} \, \).
Man får andraderivatan genom att derivera derivatans funktion en gång till enligt deriveringsreglerna.
Det är derivatans nollställen och andraderivatans tecken i derivatans nollställen som avgör om en funktion har maxima eller minima:
Regler om max/min med andraderivatan
\( f\,'(a) \, {\bf {\color{Red} =}} \, 0 \; \) och \( \; f\,''(a) \, {\bf {\color{Red} <}} \, 0 \quad \Longrightarrow \quad \) Funktionen \( \; y = f(x) \; \) har ett maximum i \( \; x = a \; \).
\( f\,'(a) \, {\bf {\color{Red} =}} \, 0 \; \) och \( \; f\,''(a) \, {\bf {\color{Red} >}} \, 0 \quad \Longrightarrow \quad \) Funktionen \( \; y = f(x) \; \) har ett minimum i \( \; x = a \; \).
Om \( \, f\,'(a) = f\,''(a) = 0 \, \) kan endast en korrekt teckenstudie eller \( \, f\,'''(a) \, \) avgöra saken.
Begreppsförklaringar
 |
Lokala maxima och minima är punkter (•) på kurvan som har största resp. minsta \( \, y\)-
värden i sin närmaste omgivning. Med maxima och minima menas i detta kapitel alltid lokala maxima/minima. Båda tillsammans heter extrema. Man skiljer mellan extremas \( \, x\)- och \( \, y\)-koordinater: Extremas \( \, x\,\)-koordinater kallas för extrempunkter, på bilden: \( \; 2 \; \) och \( \;\; 4 \).
Extremas \( \, {\color{Red} y}\,\)-koordinater kallas för extremvärden, på bilden: \( \, 10 \, \) och \( \, 22 \). Här pratar vi om funktionens extrempunkter och extremvärden. På funktionens graf är: minimipunktens koordinater: \( \, (2, 10) \, \) och maximipunktens koordinater: \( \, (4, 22) \, \). Att vara maximi- eller minimipunkt kallas för extrempunktens karaktär eller typ. |
I hela detta kapitel förutsätts att varje funktion \( \, y = f(x) \, \) är kontinuerlig i alla punkter av sin definitionsmängd.
Påminnelse: En funktions definitionsmängd är mängden av alla \( \, x \, \) för vilka funktionen är definierad.
OBS! Det finns punkter där derivatan är \( \, 0 \), utan att dessa punkter är extrempunkter. De behandlas i Matte 3c, 3.3. Terasspunkter.
Copyright © 2021 TechPages AB. All Rights Reserved.
