Kurs: M0065M Förkunskaper: Derivata
Med deriveringsreglerna kan vi derivera sammansatta uttryck, men bara om vi redan känner derivatorna av byggstenarna: potenser, exponential- och logaritmfunktioner, trigonometriska funktioner och deras inverser. Tabellen nedan är den listan. Varje rad kommer ur ett standardgränsvärde, och härledningarna visar vilket.
1. Tabell
| Funktion | Derivata |
|---|---|
Potensregeln gäller för alla reella exponenter när (se avsnitt 2). De trigonometriska formlerna förutsätter att vinklar mäts i radianer.
2. Exponential- och logaritmfunktioner
Talet är den bas som gör att tangenten till i har lutningen . Ur det följer hela raden av derivator för exponential- och logaritmfunktioner.
Härledning: och
För är
Derivatan är alltså proportionell mot funktionen själv. För är per definition, så . För andra baser skriver vi om och får med kedjeregeln
Som biprodukt får vi standardgränsvärdena och .
Härledning:
Först standardgränsvärdet : sätt , alltså , och när . Då är
För ger logaritmlagarna och substitutionen
Eftersom följer . Samma resultat fås ur inversens derivata, eftersom är inversen till .
Härledning: för reella och
Skriv . Kedjeregeln ger
3. Trigonometriska funktioner
Derivatorna av sinus och cosinus bygger på två standardgränsvärden (vinkeln i radianer):
Härledning: och
Additionsformeln ger
På samma sätt ger
Härledning:
Kvotregeln ger
Med trigonometriska ettan blir täljaren ; delar vi i stället upp bråket får vi . Båda formerna är användbara:
På samma sätt ger reciprocitetsregeln
4. Hyperboliska funktioner
För de hyperboliska funktionerna följer allt direkt ur :
Till exempel är . Lägg märke till att saknar det minustecken som har.
5. Logaritmisk derivering
För är det kedjeregeln; för är och derivatan , samma sak. Specialfallet ger för alla .
Formeln gör det möjligt att derivera variabel bas upphöjt till variabel exponent, där varken potens- eller exponentialregeln gäller. För ger att , och derivering av båda sidor ger
Exempel — derivatan av
Vi deriverar .
Lösning
Skriv om med . , så .
Kedjeregeln.
Stämmer med det handskrivna lösningsförslaget.
6. Arcusfunktioner
Derivatorna av , och i tabellen härleds med regeln för inversa funktioners derivata; se även Arcusfunktioner. De är algebraiska, trots att funktionerna själva är transcendenta, och därför dyker de upp som primitiva funktioner till rationella uttryck och rotuttryck.
Vanliga fel
- . Potensregeln gäller när exponenten är konstant. Med variabel exponent är det .
- eller . Båda är fel; varken bas eller exponent är konstant. Skriv (eller derivera logaritmiskt).
- Grader i stället för radianer. bygger på , som bara gäller i radianer.
- Tappa inre derivatan i logaritmen. , inte .
7. Lösta övningar
Föreläsning 19, exempel 2 — kritisk punkt för
Vi bestämmer alla kritiska punkter till , .
Lösning
Skriv om. , så .
Derivera med kedje- och produktregeln:
Lös . , så :
Funktionsvärdet där är . Eftersom för och för är det ett minimum.
Stämmer med det handskrivna lösningsförslaget.
Föreläsning 19, exempel 5 — tangenter genom origo
Vi bestämmer de tangenter till kurvorna respektive som går genom origo. Ingen av kurvorna går själv genom origo.
Lösning
. Tangenten i är . Den går genom origo om
så tangenten är , dvs .
. Tangenten i är . Den går genom origo om
så tangenten är .
Rimlighetskoll. Kurvorna är varandras spegelbilder i , och det är tangenterna också: speglad blir , alltså .
Stämmer med det handskrivna lösningsförslaget.
Föreläsning 19, exempel 6 — trigonometrisk kvot
Vi beräknar .
Lösning
Kvotregeln.
Trigonometriska ettan gör täljaren till , och en faktor förkortas bort:
Stämmer med det handskrivna lösningsförslaget.
Läsning
- 2.5 Derivatives of Trigonometric Functions
- 3.3 The Natural Logarithm and Exponential Functions