Citește regula și exemplul acestei părți, apoi aplică-le în exerciții. Poți reveni oricând la aceeași explicație.
Derivata și valoarea ei într-un punct
Derivata descrie cât de repede se schimbă funcția. O calculăm ca funcție de x; abia apoi înlocuim x cu abscisa cerută. Constantele au derivata zero.
La produs derivăm pe rând fiecare factor și adunăm. La cât păstrăm ordinea u′v − uv′ și pătrăm numitorul. La o compunere înmulțim cu derivata expresiei din interior.
🧮 De ținut minte
(xn)′ = nxn−1
(uv)′ = u′v + uv′
(uv)′ = u′v − uv′v2, v ≠ 0
(ln u)′ = u′u, u > 0
✏️Exemplu rezolvat · alte date
Pentru f(x) = 3x2 − 6x + 8, calculează f′(3).
1Derivăm termen cu termen: f′(x) = 6x − 6.
2Înlocuim abia acum x = 3: f′(3) = 18 − 6.
3f′(3) = 12. Nu confundăm cu f(3) = 17.
📖Deschide toată lecțiaÎnchide lecția completăTeorie, exemple și exerciții rezolvate · pentru recapitulare⌄
Toată lecția pe o pagină
Derivate, tangente și monotonie · nivel M3: teorie, exemple și exerciții rezolvate
O idee pe rând: citești regula, urmărești un model cu alte date, apoi rezolvi trei probleme. Pașii ghidați ai aceleiași probleme rămân împreună.
Derivata și valoarea ei într-un punct
Derivata descrie cât de repede se schimbă funcția. O calculăm ca funcție de x; abia apoi înlocuim x cu abscisa cerută. Constantele au derivata zero.
La produs derivăm pe rând fiecare factor și adunăm. La cât păstrăm ordinea u′v − uv′ și pătrăm numitorul. La o compunere înmulțim cu derivata expresiei din interior.
(xn)′ = nxn−1
(uv)′ = u′v + uv′
(uv)′ = u′v − uv′v2, v ≠ 0
(ln u)′ = u′u, u > 0
Exemplu rezolvat · alte date
Pentru f(x) = 3x2 − 6x + 8, calculează f′(3).
Derivăm termen cu termen: f′(x) = 6x − 6.
Înlocuim abia acum x = 3: f′(3) = 18 − 6.
f′(3) = 12. Nu confundăm cu f(3) = 17.
Derivarea unui cât: păstrăm ordinea scăderii
Într-o fracție uv, derivăm numărătorul și numitorul separat. Formula are la numărător u′v − uv′ și la numitor v2, cu v nenul.
Simplificăm expresia derivatei înainte de evaluare, dar păstrăm punctele excluse din domeniul inițial. Nu împărțim derivatele între ele.
(uv)′ = u′v − uv′v2
Exemplu rezolvat · alte date
Calculează derivata lui f(x) = 5xx + 3, x ≠ −3.
u = 5x, u′ = 5; v = x + 3, v′ = 1.
f′(x) = 5(x + 3) − 5x(x + 3)2.
Numărătorul devine 5x + 15 − 5x = 15, deci f′(x) = 15(x + 3)2, pentru x ≠ −3.
Tangenta: punctul și panta
Tangenta este o dreaptă care trece prin punctul de contact A(a, f(a)). Panta ei este f′(a), nu f(a). Avem nevoie de ambele valori.
O tangentă paralelă cu y = mx + n trebuie să aibă panta m. Pentru o tangentă paralelă cu Ox punem f′(a) = 0, apoi aflăm și ordonata f(a).
y − f(a) = f′(a)(x − a)
paralelă cu Ox: f′(a) = 0
Exemplu rezolvat · alte date
Scrie tangenta la f(x) = 2x2 + 1 pentru a = 2.
Punctul este A(2, 9), deoarece f(2) = 2·4 + 1 = 9.
f′(x) = 4x, deci panta este f′(2) = 8.
y − 9 = 8(x − 2), adică y = 8x − 7. Verificare: pentru x = 2 obținem y = 9.
Tangenta: punctul și panta · exersare 2
Tangenta este o dreaptă care trece prin punctul de contact A(a, f(a)). Panta ei este f′(a), nu f(a). Avem nevoie de ambele valori.
O tangentă paralelă cu y = mx + n trebuie să aibă panta m. Pentru o tangentă paralelă cu Ox punem f′(a) = 0, apoi aflăm și ordonata f(a).
y − f(a) = f′(a)(x − a)
paralelă cu Ox: f′(a) = 0
Exemplu rezolvat · alte date
Scrie tangenta la f(x) = 2x2 + 1 pentru a = 2.
Punctul este A(2, 9), deoarece f(2) = 2·4 + 1 = 9.
f′(x) = 4x, deci panta este f′(2) = 8.
y − 9 = 8(x − 2), adică y = 8x − 7. Verificare: pentru x = 2 obținem y = 9.
Semnul derivatei, monotonia și extremele
Începem cu domeniul. Rezolvăm f′(x) = 0 și studiem semnul derivatei între punctele găsite. f′ > 0 înseamnă creștere, iar f′ < 0 descreștere.
O rădăcină a derivatei este doar un candidat la extrem. Minus urmat de plus dă minim; plus urmat de minus dă maxim. Valoarea extremului se calculează în funcția inițială.
f′: − → + ⇒ minim
f′: + → − ⇒ maxim
Exemplu rezolvat · alte date
Află minimul lui f(x) = x2 − 6x + 12 pe ℝ.
f′(x) = 2x − 6 = 0 pentru x = 3.
Derivata este negativă pentru x < 3 și pozitivă pentru x > 3: funcția descrește, apoi crește.
Semnul derivatei, monotonia și extremele · exersare 2
Începem cu domeniul. Rezolvăm f′(x) = 0 și studiem semnul derivatei între punctele găsite. f′ > 0 înseamnă creștere, iar f′ < 0 descreștere.
O rădăcină a derivatei este doar un candidat la extrem. Minus urmat de plus dă minim; plus urmat de minus dă maxim. Valoarea extremului se calculează în funcția inițială.
f′: − → + ⇒ minim
f′: + → − ⇒ maxim
Exemplu rezolvat · alte date
Află minimul lui f(x) = x2 − 6x + 12 pe ℝ.
f′(x) = 2x − 6 = 0 pentru x = 3.
Derivata este negativă pentru x < 3 și pozitivă pentru x > 3: funcția descrește, apoi crește.
Ca să demonstrăm A(x) ≥ B(x), studiem g(x) = A(x) − B(x). Dacă minimul lui g este nenegativ pe domeniul cerut, inegalitatea este adevărată pentru toate valorile din acel domeniu.
La logaritm domeniul este x > 0 și (ln x)′ = 1x. Pentru exponențială, (ex)′ = ex și ex este mereu pozitivă. Semnele și capetele intervalului fac parte din demonstrație.
A ≥ B ⇔ A − B ≥ 0
un test cu câteva valori nu este o demonstrație
Exemplu rezolvat · alte date
Demonstrează x2 + 8 ≥ 4x pentru orice x real.
Definim g(x) = x2 − 4x + 8; g′(x) = 2x − 4.
Derivata este negativă înainte de 2 și pozitivă după 2, deci minimul este la x = 2.
g(2) = 4 − 8 + 8 = 4 > 0, deci inegalitatea este adevărată pe ℝ.
Exerciții rezolvate din lecție (26)
Încearcă singur fiecare exercițiu, apoi deschide rezolvarea ca să te verifici.
Exercițiul 1
Fie f(x) = x2 − 3x + 2. Calculați f′(2).
Vezi rezolvarea
Derivăm întâi: f′(x) = 2x − 3.
Înlocuim x = 2: 2·2 − 3.
Răspuns final: f′(2) = 1.
Răspuns: 1
Exercițiul 2
Fie f(x) = 1x2 + 1. Calculați f′(1).
Vezi rezolvarea
Scriem f(x) = (x2 + 1)−1 și aplicăm regula lanțului.
f′(x) = −2x(x2 + 1)2.
Înlocuim x = 1: −2(1 + 1)2 = −24.
Răspuns final: f′(1) = −12.
Răspuns: −12
Exercițiul 3
Exercițiul 79 semi-ghidat · Pentru f(x) = x2, calculați panta tangentei în punctul de abscisă 1.
Vezi rezolvarea
Derivăm: f′(x) = 2x.
Panta tangentei în punctul de abscisă a este f′(a).
Aici f′(1) = 2·1 = 2.
Răspuns: 2
Exercițiul 4
Acum scrieți ecuația tangentei.
Vezi rezolvarea
Calculăm ordonata punctului: f(1) = 1, deci A(1, 1).
Aplicăm formula y − f(a) = f′(a)(x − a): y − 1 = 2(x − 1).
Desfacem: y − 1 = 2x − 2.
Rezultă y = 2x − 1.
Răspuns: y = 2x − 1
Exercițiul 5
Determinați ecuația tangentei la graficul funcției f(x) = 1x + 1 în punctul de abscisă 0.
Vezi rezolvarea
Calculăm punctul: f(0) = 1, deci A(0, 1).
Derivăm: f′(x) = −1(x + 1)2, deci f′(0) = −1.
Aplicăm formula: y − 1 = −1(x − 0).
Rezultă y = −x + 1.
Răspuns: y = −x + 1
Exercițiul 6
Determinați punctele în care tangenta la graficul funcției f(x) = x3 − 3x este paralelă cu axa Ox. Scrieți punctele separate prin punct și virgulă.
Vezi rezolvarea
Tangenta paralelă cu Ox are panta 0, deci rezolvăm f′(x) = 0.
f′(x) = 3x2 − 3 = 3(x − 1)(x + 1), deci x = −1 sau x = 1.