Kontinuitet og derivasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100



Like dokumenter
Matematikk 1 (TMA4100)

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

Andre forelesning Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Fremdriftplan. I går. I dag. 2.5 Uendelige grenser og vertikale asymptoter 2.6 Kontinuitet

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

Matematikk 1 (TMA4100)

Funksjoner Forelesning i Matematikk 1 TMA4100. Hans Jakob Rivertz Institutt for matematiske fag 19. august 2011

Derivasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100. Hans Jakob Rivertz Institutt for matematiske fag 2. september 2011

Derivasjon ekstremverdier Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Ekstremverdier Mellomverdisatsen Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

MA oppsummering så langt

TMA4100: Repetisjon før midtsemesterprøven

Stigende og avtagende funksjoner Definisjon. Horisontal og vertikal forskyvning. Trigonometriske funksjoner

arbeid - massesenter - Delvis integrasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2012

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

Potensrekker Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Funksjoner Forelesning i Matematikk 1 TMA4100. Hans Jakob Rivertz Institutt for matematiske fag 18. august 2011

Notasjon i rettingen:

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

Potensrekker Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Grenser III - rasjonale funskjoner Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Den deriverte og derivasjonsregler

Første og andrederivasjons testen Anvendt optimering Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Derivasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100. Hans Jakob Rivertz Institutt for matematiske fag 30. august 2011

Potensrekker Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Oppgaveark Uke 37 (07/09-11/09) MAT111 - H09

Løsningsforslag, midtsemesterprøve MA1101, 5.oktober 2010

Areal mellom kurver Volum Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

OPPGAVESETT MAT111-H17 UKE 36. Oppgaver til seminaret 8/9. Husk at seminaret finnes i to varianter, begge fredag :

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

En (reell) funksjon f fra en (reell) mengde D er en regel som til hvert element x D tilordner en unik verdi y = f (x).

DAFE ELFE Matematikk 1000 HIOA Obligatorisk innlevering 2 Innleveringsfrist Mandag 2. mars 2015 før forelesningen 10:30 Antall oppgaver: 17

Newtons metode - Integrasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

EKSEMPLER TIL ETTERTANKE MAT1100 KALKULUS

Som vanlig er enkelte oppgaver kopiert fra tidligere års løsningsforslag. Derfor kan notasjon, språk og stil variere noe fra oppgave til oppgave.

1+2 x, dvs. løse ligningen mhp. x. y = 100. y(1+2 x ) = = 2 x = y. xln2 = ln 100 y. x = 1 ln2 ln. f 1 (x) = 1 ln2 ln x

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

Oppgave 2 Løs oppgavene I og II, og kryss av det alternativet (a, b eller c) som passer best. En funksjon er ikke deriverbar der:

y (t) = cos t x (π) = 0 y (π) = 1. w (t) = w x (t)x (t) + w y (t)y (t)

Deleksamen i MAT111 - Grunnkurs i Matematikk I

OPPGAVESETT MAT111-H16 UKE 36. Oppgaver til seminaret 9/9. Husk at seminaret finnes i to varianter, begge fredag :

Flere anvendelser av derivasjon

MA1103. Partiellderivert, derivert og linearisering

MA1102 Grunnkurs i analyse II Vår 2019

1+2 x, dvs. løse ligningen mhp. x. y = x y(1 + 2 x ) = = 100 y y x ln 2 = ln 100 y y x = 1. 2 x = 1. f 1 (x) =

Oppsummering TMA4100. Kristian Seip. 16./17. november 2015

Oppsummering TMA4100. Kristian Seip. 26./28. november 2013

Volum Lengde Areal Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Oppsummering MA1101. Kristian Seip. 23. november 2017

ANDREAS LEOPOLD KNUTSEN

Oppfriskningskurs i Matematikk

Funksjonsdrøfting MAT111, høsten 2016

Velkommen til eksamenskurs i matematikk 1

Konvergenstester Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Kontinuitet og grenseverdier

Integrasjon Fundamentalteoremet Substitusjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Matematikk 1 (TMA4100)

Repetisjon i Matematikk 1: Derivasjon 2,

Løsningsforslag: Eksamen i Brukerkurs for informatikere MA 0003, onsdag 30. november 2005

Løsningsforslag til utvalgte oppgaver i kapittel 5

Notasjon i rettingen:

= x lim n n 2 + 2n + 4

Forelesning Matematikk 4N

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN I GRUNNKURS I ANALYSE I (MA1101/MA6101)

TMA4105. Notat om skalarfelt. Ulrik Skre Fjordholm 15. april 2016

Oppsummering TMA4100. Kristian Seip. 17./18. november 2014

NTNU. TMA4100 Matematikk 1 høsten Løsningsforslag - Øving 5. Avsnitt Vi vil finne dx ( cos t dt).

Løsningsforslag, eksamen MA1101/MA6101 Grunnkurs i analyse I, vår 2009

Logaritmer og eksponentialfunksjoner

Funksjoner oppgaver. Innhold. Funksjoner R1

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

Mål og innhold i Matte 1

Funksjonsdrøfting MAT111, høsten 2017

Mål og innhold i Matte 1

UNIVERSITETET I BERGEN Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet. Obligatorisk innlevering 1 i emnet MAT111, høsten 2016

Konvergenstester Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Mål og innhold i Matte 1

Funksjoner Forelesning i Matematikk 1 TMA4100. Hans Jakob Rivertz Institutt for matematiske fag 19. august 2010

Oppgave 1. Oppgave 2

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

Differensiallikninger Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Trasendentale funksjoner

MAT Grublegruppen Uke 36

Oppfriskningskurs i matematikk Dag 2

Areal - difflikninger - arbeid Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Kapittel 2. Antiderivering. 2.1 Derivasjon

Formelsamling Kalkulus

Velkommen til TMA4100 Matematikk 1 for MTDESIG, MTIØT-PP og MTPROD høsten 2010

MAT jan jan feb MAT Våren 2010

Løsningsforslag, eksamen MA1101/MA

MAT 100a - LAB 3. Vi skal først illustrerere hvordan Newtons metode kan brukes til å approksimere n-te roten av et positivt tall.

Løsningsforslag til midtsemesterprøve i fag MA1101 Grunnkurs i analyse 1 Bokmål Fredag 10. oktober 2008 Kl

Matematikk 1. Oversiktsforelesning. Lars Sydnes November 25, Institutt for matematiske fag

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

MA forelesning

NOTAT OM UNIFORM KONTINUITET VEDLEGG TIL BRUK I KURSET MAT112 VED UNIVERSITETET I BERGEN

MAT jan jan jan MAT Våren 2010

Eksamensoppgave i MA1101 Grunnkurs i analyse

Notater nr 9: oppsummering for uke 45-46

Transkript:

Kontinuitet og derivasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100 Hans Jakob Rivertz Institutt for matematiske fag 25. august 2010

2 Dagens pensum I dag vil vi se på følgende: Kontinuerlige funksjoner Den deriverte

Grenser og kontinuitet Kapittel 2 2.6 Kontinuitet

4 Kontinuerlig i et punkt Definisjon (Kontinuitet i et indre punkt) Hvis lim x c f(x) = f(c) så sier vi at f(x) er kontinuerlig i punktet c. Eksempel 1 1 f(x) = x er kontinuerlig i alle punkter: lim x = c x c

Definisjon (Kontinuitet i endepunkt) La en funksjon være definert på [a, b] Hvis lim x a + f(x) = f(a) er f(x) kontinuerlig i det venstre endepunktet a. Hvis lim x b f(x) = f(b) er f(x) kontinuerlig i det venstre endepunktet b. Eksempel 1

6 Diskontinuiteter Definisjon Et punkt c kalles en diskontinuitetspunkt til f(x) hvis f(x) ikke er kontinuerlig i c. Eksempel 1 1 1

7 Kontinuitetstest Definisjon En funksjon er kontinuerlig i c hvis og bare hvis du kan svare ja på alle tre spørsmål: 1. Eksisterer f(c)? (Er c med i definisjonsmengden til f ) 2. Eksisterer lim x c f(x) 3. Er lim x c f(x) = f(c)

7 Kontinuitetstest Definisjon En funksjon er kontinuerlig i c hvis og bare hvis du kan svare ja på alle tre spørsmål: 1. Eksisterer f(c)? (Er c med i definisjonsmengden til f ) 2. Eksisterer lim x c f(x) 3. Er lim x c f(x) = f(c)

7 Kontinuitetstest Definisjon En funksjon er kontinuerlig i c hvis og bare hvis du kan svare ja på alle tre spørsmål: 1. Eksisterer f(c)? (Er c med i definisjonsmengden til f ) 2. Eksisterer lim x c f(x) 3. Er lim x c f(x) = f(c)

7 Kontinuitetstest Definisjon En funksjon er kontinuerlig i c hvis og bare hvis du kan svare ja på alle tre spørsmål: 1. Eksisterer f(c)? (Er c med i definisjonsmengden til f ) 2. Eksisterer lim x c f(x) 3. Er lim x c f(x) = f(c)

8 Største heltallsfunksjon Eksempel Største heltallfunksjon er definert ved det største heltall mindre eller lik x f(x) = x 3 2 1 1 1 1 2 3

9 Typer diskontinuiteter Grafene under er 1) kontinuerlig i x = 0, 2) og 3) reparerbar diskontinuerlig i x = 0, 4) har diskontinuitets hopp i x = 0, 5) uendelig diskontinuerlig i x = 0 og 6) oskillerende diskontinuerlig i x = 0 1) 2) 3) 4) 5) 6)

9 Typer diskontinuiteter Grafene under er 1) kontinuerlig i x = 0, 2) og 3) reparerbar diskontinuerlig i x = 0, 4) har diskontinuitets hopp i x = 0, 5) uendelig diskontinuerlig i x = 0 og 6) oskillerende diskontinuerlig i x = 0 1) 2) 3) 4) 5) 6)

9 Typer diskontinuiteter Grafene under er 1) kontinuerlig i x = 0, 2) og 3) reparerbar diskontinuerlig i x = 0, 4) har diskontinuitets hopp i x = 0, 5) uendelig diskontinuerlig i x = 0 og 6) oskillerende diskontinuerlig i x = 0 1) 2) 3) 4) 5) 6)

9 Typer diskontinuiteter Grafene under er 1) kontinuerlig i x = 0, 2) og 3) reparerbar diskontinuerlig i x = 0, 4) har diskontinuitets hopp i x = 0, 5) uendelig diskontinuerlig i x = 0 og 6) oskillerende diskontinuerlig i x = 0 1) 2) 3) 4) 5) 6)

9 Typer diskontinuiteter Grafene under er 1) kontinuerlig i x = 0, 2) og 3) reparerbar diskontinuerlig i x = 0, 4) har diskontinuitets hopp i x = 0, 5) uendelig diskontinuerlig i x = 0 og 6) oskillerende diskontinuerlig i x = 0 1) 2) 3) 4) 5) 6)

9 Typer diskontinuiteter Grafene under er 1) kontinuerlig i x = 0, 2) og 3) reparerbar diskontinuerlig i x = 0, 4) har diskontinuitets hopp i x = 0, 5) uendelig diskontinuerlig i x = 0 og 6) oskillerende diskontinuerlig i x = 0 1) 2) 3) 4) 5) 6)

10 Kontinuerlige funksjoner Definisjon En funksjon er kontinuerlig på et intervall hvis og bare hvis den er kontinuerlig i hvert punkt i intervallet. En funksjon er kontinuerlig hvis og bare hvis den er kontinuerlig i hvert punkt i definisjonsområdet. Eksempel Funksjonene og er kontinuerlige f(x) = 1 f(x) = x

11 Setning om kontinuitet Hvis f(x) og g(x) er kontinuerlige, så er følgende funksjoner kontinuerlige 1. f ± g 2. fg 3. f/g 4. f r/s Eksempel Følgende funksjoner er kontinuerlige f(x) = 1/x, p(x) = x 3 + 2x 2 + x 1, f(x) = x2 1 x 2 +1, f(x) = 3 x.

12 Setning om inverse funksjoner Inverse funksjoner av kontinuerlige funksjoner er kontinuerlige Eksempel Den inverse av f(x) = x 3, f 1 (x) = 3 x er kontinuerlig 1 1 1 y 1 x

13 Setning om sammensatte funksjoner Teorem Om f(x) er kontinuerlig i c og g(x) er kontinuerlig i f(c) så er (g f)(x) = g(f(x)) kontinuerlig i c. Eksempel er kontinuerlig 1 1 x 2

14 Grensen av sammensatte funksjoner Teorem Om lim x c f(x) = c og g(x) er kontinuerlig i b så gjelder ( ) lim g(f(x)) = g(b) = g lim f(x) x c x c Eksempel lim x 0 sin x x = lim x 0 sin x x = 1 = 1

15 Kontinuerlig utvidelse En funksjon som har diskontinuitet i c, men der lim x c f(x) = L eksisterer, kan vi kontinuerlig utvide funksjonen ved å definere f(c) = L. 1 Eksempel f(x) = x 2 sin 1/x er ikke kontinuerlig i x = 0. Men vi kan kontinuerlig utvide funksjonen ved å definere f(0) = 0. 1 Med å utvide en funksjon mener vi å gjøre definisjonsområdet større.

16 Skjæringssetningen Teorem Hvis 1. funksjonen f(x) er kontinuelig på det lukkede intervallet [a, b] og 2. y 0 ligger mellom f(a) og f(b) så finnes et punkt c i [a, b] slik at f(c) = y 0 f(a) y 0 f(b) a c b

Grenser og kontinuitet Kapittel 2 2.7 Tangenter og den deriverte til en funksjon

18 Gjensyn med momentan endringsrate Den momentane endringsraten til f(x) i x = a er lik stigningstallet til tangenten til y = f(x) i P(a, f(a))

18 Gjensyn med momentan endringsrate Den momentane endringsraten til f(x) i x = a er lik stigningstallet til tangenten til y = f(x) i P(a, f(a)) Eksempel: f(x) = x 2 y = x 2

18 Gjensyn med momentan endringsrate Den momentane endringsraten til f(x) i x = a er lik stigningstallet til tangenten til y = f(x) i P(a, f(a)) Eksempel: f(x) = x 2 Sekanten igjennom P(1, 1) og Q(1 + h, 1 + 2h + h 2 ) y = x 2 P Q

18 Gjensyn med momentan endringsrate Den momentane endringsraten til f(x) i x = a er lik stigningstallet til tangenten til y = f(x) i P(a, f(a)) y = x 2 2h + h 2 Eksempel: f(x) = x 2 Sekanten igjennom P(1, 1) og Q(1 + h, 1 + 2h + h 2 ) 2h + h2 Har stigningstall = 2 + h. h Q P h 1 1 + h

18 Gjensyn med momentan endringsrate Den momentane endringsraten til f(x) i x = a er lik stigningstallet til tangenten til y = f(x) i P(a, f(a)) y = x 2 2h + h 2 Eksempel: f(x) = x 2 Sekanten igjennom P(1, 1) og Q(1 + h, 1 + 2h + h 2 ) 2h + h2 Har stigningstall = 2 + h. h f(1+h) f(1) Tangentens stigningstall er lim h 0 h = 2 P h 1 1 + h

19 Stigningstallet i et punkt Definisjon Stigningstallet til kurven y = f(x) i punktet x 0 er gitt ved m = lim h 0 f(x 0 + h) f(x 0 ) h Tangentlinjen til y = f(x) igjennom punktet P(x 0, f(x 0 )) er linjen igjennom P med stigningsgrad m: y f(x 0 ) = m(x x 0 )

20 Den deriverte i et punkt Definisjon Den deriverte til f(x) i x = x 0 er gitt ved f (x 0 ) = lim h 0 f(x 0 + h) f(x 0 ) h

21 Den derivertes mange ansikter Følgende 5 ideer går ut på det samme: 1. Stigningstallet til y = f(x) i x = x 0. 2. Stigningstallet til tangenten til kurven y = f(x) igjennom punktet (x 0, f(x 0 )) 3. Den momentane endringsraten til f i x 0 4. Den derivere f (x 0 ) 5. Grensen lim h 0 f(x 0 +h) f(x 0 ) h

21 Den derivertes mange ansikter Følgende 5 ideer går ut på det samme: 1. Stigningstallet til y = f(x) i x = x 0. 2. Stigningstallet til tangenten til kurven y = f(x) igjennom punktet (x 0, f(x 0 )) 3. Den momentane endringsraten til f i x 0 4. Den derivere f (x 0 ) 5. Grensen lim h 0 f(x 0 +h) f(x 0 ) h

21 Den derivertes mange ansikter Følgende 5 ideer går ut på det samme: 1. Stigningstallet til y = f(x) i x = x 0. 2. Stigningstallet til tangenten til kurven y = f(x) igjennom punktet (x 0, f(x 0 )) 3. Den momentane endringsraten til f i x 0 4. Den derivere f (x 0 ) 5. Grensen lim h 0 f(x 0 +h) f(x 0 ) h

21 Den derivertes mange ansikter Følgende 5 ideer går ut på det samme: 1. Stigningstallet til y = f(x) i x = x 0. 2. Stigningstallet til tangenten til kurven y = f(x) igjennom punktet (x 0, f(x 0 )) 3. Den momentane endringsraten til f i x 0 4. Den derivere f (x 0 ) 5. Grensen lim h 0 f(x 0 +h) f(x 0 ) h

21 Den derivertes mange ansikter Følgende 5 ideer går ut på det samme: 1. Stigningstallet til y = f(x) i x = x 0. 2. Stigningstallet til tangenten til kurven y = f(x) igjennom punktet (x 0, f(x 0 )) 3. Den momentane endringsraten til f i x 0 4. Den derivere f (x 0 ) 5. Grensen lim h 0 f(x 0 +h) f(x 0 ) h

Derivasjon Kapittel 3 3.1 Den deriverte av en funksjon

23 Den deriverte av en funksjon Definisjon Den deriverte til f(x) er funksjonen f (x) gitt ved f (x) = lim h 0 f(x + h) f(x) h Alternativt: f (x) = lim z x f(z) f(x) z x

24 Beregning av derivert fra definisjonen Den deriverte av f(x) = x 2 Den deriverte av f(x) = 3 x

24 Beregning av derivert fra definisjonen Den deriverte av f(x) = x 2 f (x) = lim h 0 f(x + h) f(x) h Den deriverte av f(x) = 3 x

24 Beregning av derivert fra definisjonen Den deriverte av f(x) = x 2 f f(x + h) f(x) x 2 + 2xh + h 2 x (x) = lim = lim 2 h 0 h h 0 h Den deriverte av f(x) = 3 x

24 Beregning av derivert fra definisjonen Den deriverte av f(x) = x 2 f f(x + h) f(x) x 2 + 2xh + h 2 x (x) = lim = lim 2 h 0 h h 0 h Den deriverte av f(x) = 3 x = lim h 0 2xh + h 2 h = 2x.

24 Beregning av derivert fra definisjonen Den deriverte av f(x) = x 2 f f(x + h) f(x) x 2 + 2xh + h 2 x (x) = lim = lim 2 h 0 h h 0 h Den deriverte av f(x) = 3 x 3 z f 3 x (x) = lim z x z x = lim h 0 2xh + h 2 h = 2x.

24 Beregning av derivert fra definisjonen Den deriverte av f(x) = x 2 f f(x + h) f(x) x 2 + 2xh + h 2 x (x) = lim = lim 2 h 0 h h 0 h = lim h 0 2xh + h 2 h = 2x. Den deriverte av f(x) = 3 x 3 z f 3 x 3 z 3 x (x) = lim = lim z x z x z x ( 3 z 3 x)( 3 z 2 + 3 xz + 3 x 2 )

24 Beregning av derivert fra definisjonen Den deriverte av f(x) = x 2 f f(x + h) f(x) x 2 + 2xh + h 2 x (x) = lim = lim 2 h 0 h h 0 h = lim h 0 2xh + h 2 h = 2x. Den deriverte av f(x) = 3 x 3 z f 3 x 3 z 3 x (x) = lim = lim z x z x z x ( 3 z 3 x)( 3 z 2 + 3 xz + 3 x 2 ) = 1 3 3 x 2

25 Notasjon Den deriverte av y = f(x) har mange notasjoner (skrivemåter): f (x) = d dx f(x) = y = dy dx = df dx = D(f)(x) I det matematiske dataverktøyet Maple TM skriver man > diff(f(x),x);

26 Tegne grafen til f (x) Å tegne grafen til f (x) på bakgrunn av grafen til f(x) er en nyttig øvelse. Prøv deg på f(x) = sin x 1 2 1 1 1 2

27 Deriverbarhet For at en funksjon skal være deriverbar i x = c må følgende være tilfredstillt. 1. f(x) må være kontinuerlig i x = c. 2. Tangenten til f(x) i x = c kan ikke være vertikal. 3. Grafen til f(x) må være glatt og uten hjørner.

28 Darboux Teorem Hvis f(x) er deriverbar på et intervall. Og a og b er punkter på intervallet, samt at m ligger mellom f (a) og f (b) så finnes et punkt c mellom a og b slik at f (c) = m.

Derivasjon Kapittel 3 3.2 Derivasjonsregler for Polynomer, Eksponensialfunksjoner, produkter og kvotienter

30 Den deriverte av konstant-funksjonen La c være en konstant. den deriverte av f(x) = c er gitt ved f (x) = c = d dx (c) = 0

31 Den deriverte av en potens d dx (x n ) = n x n 1 PS: n kan være et vilkårlig reelt tall. For eksempel: d dx ( 3 x) = d dx (x 1/3 ) = 1 3x 2/3

32 Den deriverte av konstant ganger en funksjon d dx (k f(x)) = k d dx (f(x))

33 Den deriverte av en sum d dx (f(x) + g(x)) = d dx (f(x)) + d dx (g(x))

34 Den deriverte av eksponensialfunksjonen d dx (ex ) = e x

35 Den deriverte av et produkt d df (f(x)g(x)) = dx dx g(x) + f(x) dg dx

36 Den deriverte av et kvotient df dg d f(x) dx g(x) = dx g(x) f(x) dx g(x) 2

37 Den n-te deriverte Vi finner den 2. deriverte ved å derivere den deriverte Vi finner den 3. deriverte ved å derivere den 2. deriverte Vi finner den 4. deriverte ved å derivere den 3. deriverte etc. etc. Notasjon (skrivemåte): f (x), f (x) = f (3) (x), f (n) (x) = dn dx f(x) = n dn f dx (x) = dn y n dx = y (n). n