Differentiaalrekening. Elementaire techniek van het differentieren.

Vergelijkbare documenten
(g 0 en n een heel getal) Voor het rekenen met machten geldt ook - (p q) a = p a q a

Standaardafgeleiden. Wisnet-HBO. update maart 2011

10.0 Voorkennis. Herhaling van rekenregels voor machten: a als a a 1 0[5] [6] Voorbeeld 1: Schrijf als macht van a:

6.0 Differentiëren Met het differentiequotiënt bereken je de gemiddelde verandering per tijdseenheid.

Paragraaf 2.1 : Snelheden (en helling)

Paragraaf 2.1 : Snelheden (en helling)

1. Orthogonale Hyperbolen

13.0 Voorkennis. Links is de grafiek van de functie f(x) = 5x 4 + 2x 3 6x 2 5 getekend op het interval [-2, 2]; Deze grafiek heeft drie toppen.

Wisnet-HBO. update maart. 2010

16.1 De Afgeleide Functie [1] Met het differentiequotiënt bereken je de gemiddelde verandering per tijdseenheid.

12.0 Voorkennis. Voorbeeld 1: l:y = ax + b gaat door de punten A(5, 3) en B(8, 12). Stel de functie van l op.

Paragraaf 2.1 Toenamediagram

2.0 Voorkennis. Herhaling merkwaardige producten: (A + B) 2 = A 2 + 2AB + B 2 (A B) 2 = A 2 2AB + B 2 (A + B)(A B) = A 2 B 2

Paragraaf 12.1 : Exponentiële groei

Wiskunde 2 september 2008 versie Dit is een greep (combinatie) van 3 uit 32. De volgorde is niet van belang omdat de drie

15.0 Voorkennis. Herhaling rekenregels voor differentiëren: (somregel) (productregel) (quotiëntregel) n( x) ( n( x))

Paragraaf 13.1 : Berekeningen met de afgeleide

Zomercursus Wiskunde. Module 10 De afgeleide functie: Rekenregels en Toepassingen (versie 22 augustus 2011)

Algemene informatie. Inhoudelijke informatie

Wiskunde voor relativiteitstheorie

Een checklist is een opsomming van de dingen die je moet weten en kunnen. HAVO 4 wiskunde B...

Centrale Commissie Voortentamen Wiskunde Uitwerkingen Voortentamen Wiskunde B 11 juni 2012

Wiskunde voor relativiteitstheorie

7.1 De afgeleide van gebroken functies [1]

Samenvatting wiskunde B

Machtsfuncties al dan niet samengesteld in de vorm van een polynoom- of veeltermfunctie. 1) Met een positief exponent in de term(en) ( )

Machtsfuncties al dan niet samengesteld in de vorm van een polynoom- of veeltermfunctie

3. Bepaal de convergentie-eigenschappen (absoluut convergent, voorwaardelijk convergent, divergent) van de volgende reeksen: n=1. ( 1) n (n + 1)x 2n.

TENTAMEN ANALYSE 1. dinsdag 3 april 2007,

Radboud Universiteit Nijmegen Tentamen Calculus 1 NWI-NP003B 4 januari 2013,

Basisvormen (algebraische denkeenheden) van algebraische expressies/functies

Meerkeuzevragen. Antwoord 2. Rekenregels voor machten p.334. Notatie-afspraken voor niet-gehele exponenten A e is een

Samenvatting Wiskunde B

Examen havo wiskunde B 2016-I (oefenexamen)

Samenvatting Wiskunde Samenvatting en stappenplan van hfst. 7 en 8

Tussentoets Analyse 1

9.1 Logaritmische en exponentiële vergelijkingen [1]

Definitie: Een functie f heeft een absoluut maximum f(x 0 ) in het punt. x 1 Domein(f) als voor alle x Domein(f) geldt:

Wiskunde 20 maart 2014 versie 1-1 -

1.1 Lineaire vergelijkingen [1]

De Afgeleide. ) = 2y. 2 = 4y = 4.(2x+1)

FACULTEIT ECONOMIE EN BEDRIJFSKUNDE Afdeling Kwantitatieve Economie

1.0 Voorkennis. Voorbeeld 1: Los op: 6x + 28 = 30 10x.

Hoofdstuk 6 - de afgeleide functie

Studiewijzer Calculus 1 voor Bouwkunde (2DB80), cursus 2008/2009

Wiskunde. voor. economie. drs. H.J.Ots. Hellevoetsluis

Economie en Maatschappij(A/B)

Hoofdstuk 7 - veranderingen. getal & ruimte HAVO wiskunde A deel 2

Samenvatting Wiskunde Hoofdstuk 1 & 2 wisb

2 Kromming van een geparametriseerde kromme in het vlak. Veronderstel dat een kromme in het vlak gegeven is door een parametervoorstelling

Studiewijzer Wiskunde 1 voor B(2DB00, 2DB30), cursus 2005/2006

Rekenregels voor het differentiëren. deel 1

META-kaart vwo5 wiskunde A - domein Afgeleide functies

Antwoorden Wiskunde B Hoofdstuk 1 boek 2

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN

Paragraaf 11.0 : Voorkennis

Uitwerkingen voorbeeldtentamen 2 Wiskunde B 2018

== Tentamen Analyse 1 == Maandag 12 januari 2009, u

Correctievoorschrift HAVO 2016

vwo A deel 4 13 Mathematische statistiek 14 Algebraïsche vaardigheden 15 Toetsen van hypothesen 16 Toepassingen van de differentiaalrekening

Checklist Wiskunde B HAVO HML

Centrale Commissie Voortentamen Wiskunde Uitwerkingen Voortentamen Wiskunde B 28 januari 2013

Het is niet toegestaan om een formulekaart of rekenmachine te gebruiken. f(x) = 9x(x 1) en g(x) = 9x 5. Figuur 1: De grafieken van de functies f en g.

Voorbereiding toelatingsexamen arts/tandarts

V6 Programma tijdens de laatste weken

Samenvatting Wiskunde A

1.1 Differentiëren, geknipt voor jou

7,7. Samenvatting door Manon 1834 woorden 3 mei keer beoordeeld. Wiskunde C theorie CE.

Eindexamen wiskunde B1-2 havo 2002-I

8.0 Voorkennis. Voorbeeld 1: Bereken het snijpunt van 3x + 2y = 6 en -2x + y = 3

Uitwerkingen voorbeeldtentamen 1 Wiskunde B 2018

begin van document Eindtermen vwo wiskunde B (CE) gekoppeld aan delen en hoofdstukken uit Moderne wiskunde 9e editie

11.0 Voorkennis. Optellen alleen bij gelijknamige termen: 3a 3 + 4a 3 = 7a 3. Bij macht van een macht exponenten vermenigvuldigen: (a 5 ) 4 = a 20

== Uitwerkingen Tentamen Analyse 1, WI1600 == Maandag 10 januari 2011, u

1.0 Voorkennis. Voorbeeld 1: Los op: 6x + 28 = 30 10x.

Voorbereiding toelatingsexamen arts/tandarts. Wiskunde: functieverloop. 13 september 2017 dr. Brenda Casteleyn

wiskunde B havo 2016-I

Voorbereiding toelatingsexamen arts/tandarts. Wiskunde: functieverloop. 22 juli dr. Brenda Casteleyn

Inhoud college 5 Basiswiskunde Taylorpolynomen

13.0 Voorkennis. Deze functie bestaat niet bij een x van 2. Invullen van x = 2 geeft een deling door 0.

Uitwerkingen tentamen Wiskunde B 16 januari 2015

Examen HAVO. wiskunde B. tijdvak 2 woensdag 20 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Notatieafspraken bovenbouw, wiskunde A

8.0 Voorkennis ,93 NIEUW

Oefenexamen 2 H1 t/m H13.2 uitwerkingen. A. Smit BSc

Leerstof voortentamen wiskunde B. 1. Het voortentamen wiskunde B

UNIVERSITEIT TWENTE Faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica

Paragraaf 9.1 : Logaritmen

4051CALC1Y Calculus 1

Vectoranalyse voor TG

Om een zo duidelijk mogelijk verslag te maken, hebben we de vragen onderverdeeld in 4 categorieën.

wiskunde B havo 2018-II

Modeloplossing 12 november

stap voor stap; zonder GR-functies; tussen- en eindantwoorden mogen benaderd worden genoteerd (wel doorrekenen met exacte antwoorden).

Uitwerkingen bij 1_0 Voorkennis: Vergelijkingen oplossen

2 Lijn door P met gegeven richtingscoëfficiënt

2.1 Lineaire functies [1]

Machten, exponenten en logaritmen

Functies van één veranderlijke

UITBREIDING INTEGRALEN VAN HET TYPE. ««««««««««x ««2« ««9««««««««««1««6««x««««« ««1««««««««««u«««««2. f (x) 1 ««««««««

Transcriptie:

Differentiaalrekening Elementaire techniek van het differentieren. Saxion Hogescholen Oktober 2008

Differentiaalrekening Een van de belangrijkste technieken in de wiskunde is differentiaalrekening. Deze technieken is in de 17e eeuw ontwikkeld door Newton en Leibniz (onafhankelijk van elkaar). De toepassing van deze techniek is vooral in de natuurkunde van groot belang geweest. Maar ook moderne economische modellen zijn ondenkbaar zonder gebruik te maken van deze wiskunde. Differentiaalrekening heeft betrekking op veranderingen. Eerst kijken we daarom naar het zogenaamde differentiequotiënt. 1 Differentiequotiënt Op bergwegen zie je regelmatig dit soort verkeersborden. De 10% geeft iets aan over de helling van de weg. Het percentage wordt als volgt berekend: het hoogteverschil tussen twee punten langs de weg wordt gedeeld door de afgelegde afstand over de weg tussen die twee punten. In de wiskunde worden verschillen op een een iets andere manier berekend. Hieronder zie je de grafiek van y= x 3 10x 2 Om de helling in een grafiek te bepalen spreken 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 12 geldt de volgende afspraak: Vanuit een punt van de grafiek bijv. (1, 9) trekken we een lijn naar een tweede punt, bijv. (3, 63). De gemiddelde helling wordt nu gedefinieerd als: y x = 63 9 3 1 = 54 2 =27 Deze uitkomst noemen we ook wel de richtingscoëfficiënt (rc). Hierbij staat x voor de verandering in de x- richting (horizontaal), y voor de veranering in de y-richting (verticaal). Bereken nu zelf de gemiddelde helling tussen de punten op de grafiek bij x = 8 en x = 10. Een volgende stap is het idee om de twee punten dichter bij elkaar te kiezen, bijvoorbeeld de punten (1, 9) en (2, 32). Het bijbehorende differentiaalquotiënt is dan: y x = 32 9 2 1 = 21 1 =21, de gemiddelde helling is hier dus minder steil. Nog éen voorbeeld: de punten (1, 9) en (1.1, 10.77) geven als rc y x = 10,77 9 1,1 1 = 1,77 0,1 =17,7 Hiermee kun je doorgaan tot de beide punten bijna samenvallen. We spreken dan over de 2

richtingscoëfficiënt van de raaklijn in het punt (1, 9). Dit noemen we ook wel de afgeleide in het punt (1, 9). 2 Differentiëren Differentiëren gaat over het berekenen van de afgeleide in een willekeurig punt van een grafiek. De grafiek uit het voorbeeld hoort bij de functie f : x x 3 10x 2 Differentiëren bestaat nu uit het toepassen van een aantal regels waarmee uit het functievoorschrift voor elke waarde van x de afgeleide kan worden berekend. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de afgeleide functie. Bij de functie f (x) wordt de afgeleide functie genoteerd als f' (x) (spreek uit: f-accent). Voor het bepalen van de afgeleid functie bestaan een aantal eenvoudige regels. Differentieerregels 1: f : x c afgeleide f ' : x 0 2: f : x ax afgeleide f ' x : a 3: f : x a x n afgeleide f ' x : a n x n 1 Rekenregels: 1: f x =g x h x afgeleide f ' x = g ' x h' x 2: f x =a g x afgeleide f ' x =a g' x Voorbeelden 1: f : x 5 afgeleide f ' : x 0 (regel 1) 2: f : x 4x afgeleide f ' : x 4 (regel 2) 3: f : x x 3 afgeleide f ' : x 3x 2 (regel 3) 4: f : x 3x 2 4x afgeleide f ' : x 3 2 x 1 =6x (Rr 1) 5: f : x 4 x 2 5x afgeleide f ' : x 4 2x 5 (Rr 2) Opgaven Bepaal de afgeleide functie: a. f : x 6x 2 7 b. f : x 4x 2 x 5 c. f : x 7x 4 6x 2 ½ x 4 d. f : x x e. f : x 1 x f. f : x 3 x 3 g. f : x 1 x 3 1 2 3 x 3

Een andere manier om de afgeleide te noteren is de volgende schrijfwijze, naar analogie van het differentiequotiënt. Vb. y=x 2 5 afgeleide: y' = dy dx =2x Met behulp van de afgeleide functie kunnen richtingscoëfficiënten van raaklijnen worden bepaald. In het voorbeeld wordt dit duidelijk. Gegeven is de functie y= x 3 10x 2 Bepaal de vergelijking van de raaklijn aan de grafiek van y in het punt (1, 9). Oplossing. 1. Bepaal eerst de afgeleide functie: y' = 3x 2 20 2. Vul nu in x = 1 : y' 1 = 3 1 2 20=17 Dit is de richtingscoëfficiënt (rc) van de raaklijn. 3. De raaklijn heeft een vergelijking van de vorm y = ax + b. Hierin is a de rc. Dus y = 17x + b 4. We maken nu gebruik van het raakpunt (1, 9), dit ligt uiteraard op de raaklijn. Dus: 9=17 1 b ==> b = 9 17 = -8. De vergelijking van de raaklijn is dus: y=17 x 8 Opgaven Bepaal de vergelijking van de raaklijn in het opgeven punt bij de volgende functies: a. f : x 2x 5 in het punt (1, 7) b. y=2x 3 5x in het punt (1, -3) c. f x = 1 x 2 in het punt (1, 1) d. y= x 3 in het punt (1, 1) Een van de belangrijkste toepassingen van differentiaalrekening is het opsporen van maxima en minima van functies. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de eigenschap dat de raaklijn aan een grafiek horizontaal loopt bij een maximum of minimum. Voorbeeld De functie f x = x 3 10x 2 heeft een maximum en een minimum (zie grafiek op pag. 1) De afgeleide functie is f ' x = 3 x 2 20 x Nulpunten van de afgeleide zijn te vinden door de volgende vergelijking op te lossen: 4 3 x 2 20 x=0 x 3 x 20 =0 x=0 3 x 20=0 x=0 x =20/3

Bij x = 0 heeft de grafiek een minimum, bij x=6 2 3 heeft de grafiek een maximum. 3 Standaardafgeleiden De voorbeelden uit het voorgaande hebben alle betrekking op functies die te schrijven zijn als machten van x. Voor een aantal functies dit niet. Hieronder staan een aantal zogenaamde standaardafgeleiden, die voor dit soort situaties gebruikt kunnen worden. 1. Logaritmische functies f x =ln x afgeleide: f ' x = 1 x g f x = log 2. Exponentiele functies: x afgeleide: f ' x = 1 ln g 1 x f x =e x afgeleide: f ' x =e x f x =g x afgeleide: f ' x =ln g e xln g 4 Rekenregels voor differentieren. Voor een aantal situaties zijn de gegeven regels niet toereikend, hieronder volgen enkele voorbeelden. y=3 x 3 2 x Dit is niet eenvoudig te schrijven als som van machten van x y= x 3 2x Dit kan niet als som van machten van x geschreven worden y= 2 x x 2 4 En dit ook niet. De afgeleide functie is in dit soort gevallen te vinden door de volgende regels toe te passen: 1. De productregel: f(x) is te schrijven als f x =g x h x de afgeleide wordt dan f ' x = g ' x h x g x h' x 2. De quotiëntregel: f(x) is te schrijven als f x = g x h x de afgeleide wordt dan g ' x h x g x h' x f ' x = h x 2 3. De kettingregel: f(x) is te schrijven als f x =g h x de afgeleide wordt dan f ' x = g ' h x h' x 5

Toepassing op de voorbeelden y=3 x 3 2 x y '=3.3 x 2 2 x 3 x 3 2 2 x (productregel) y= x 3 2x = x 3 2 x 1/ 2 y '=1/2 x 3 2 x ½ 3 x 2 2 = 3x2 2 2 x 3 2x y= 2 x x 2 4 y '= 2 x2 4 2 x 2 x = 2x2 8 4x 2 = 8 2x2 x 2 4 2 x 2 4 2 x 2 4 2 (quotiëntregel) (kettingregel) Opgaven Differentieer de volgende functies: a. f x =3 2 x 5 x b. f x =x 3 3ln x c. f x = x 2 1 2 x 2 5 x d. g x =3 x 3 x 2 e. f x = 2 x 2 1 4 f. g x =3 ln x 2 2x g. h x = 3 x 2 x 2 2 x h. f x = 3 x x x 2 1 Onderzoek de volgende functies op maxima en minima a. f x =x 3 3 x b. g x = x 1 x 2 3 6