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Derivata: Definizione e Regole, Appunti di Matematica Generale

La definizione di rapporto incrementale e derivata di una funzione, presenta il teorema delle regole di derivazione e il significato analitico e geometrico della derivata. Il testo illustra come calcolare la derivata di una funzione e come le regole di derivazione siano utili per derivare funzioni complesse.

Tipologia: Appunti

2019/2020

Caricato il 14/12/2021

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francesca-benza-1 🇮🇹

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DERIVATA
Definizione di rapporto incrementale
Sia f : (a, b) R e x0 (a, b). Scelto arbitrariamente Δx ≠ 0 in modo che (x0
+ Δx) (a, b), si formi il quoziente:
Δf / Δx = f (x0+ Δx) - f (x0) / Δx
Esso si chiama rapporto incrementale di f(x) di punto iniziale x0 ed
incremento Δx.
Definizione di derivata
Se esiste ed `e finito il limite per Δx 0 del rapporto incrementale si dice che
la funzione f è derivabile in x0 e si scrive
Lim (Δx → 0) di f(x0+ Δx) - f (x0) = f ‘ (x0) / Δx
Teorema (regole di derivazione)
Siano f,g : (a, b) R due funzioni derivabili in x0 (a, b). Allora:
- f+g è derivabile in x0, e risulta: (f + g) ‘ (x0) = f ‘ (x0) + g ‘ (x0)
- f - g è derivabile in x0, e risulta: (f - g) ‘ (x0) = f ‘ (x0) - g ‘ (x0)
(c R) c · f è derivabile in x0, e risulta: (c · f) ‘ (x0) = cf ‘ (x0)
f · g è derivabile in x0,e (f · g) ‘ (x0) = f ‘ (x0) g (x0) + f (x0) g ‘ (x0)
Se g(x0) ≠ 0 f/g è derivabile in x0 e (f) /(g)
(x0) = f ‘ (x0) g (x0) - f (x0)g ‘ (x0) / g^2 (x0)
Significato analitico di derivata
Il lim(x → x0) f(x) - f (x0) / x-x0 e il lim (Δx 0) f(x0) + Δx - f(x0)/ Δx
esiste ed è finito
Osservazione (derivata)
Talvolta per esprimere la derivabilità di f in x0 si utilizza un’espressione
equivalente al : Lim(Δx → 0) f(x0+ Δx) - f(x0)/ Δx = f ‘(x0)
Posto, infatti: x0 + Δx = x e x - x0 = Δx
E quando: Δx → 0
Anche: x x0 → 0 x → x0
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Anteprima parziale del testo

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DERIVATA

Definizione di rapporto incrementale Sia f : (a, b) R e x0 ∈ (a, b). Scelto arbitrariamente Δx ≠ 0 in modo che (x

  • Δx) ∈ (a, b), si formi il quoziente: Δf / Δx = f (x0+ Δx) - f (x0) / Δx Esso si chiama rapporto incrementale di f(x) di punto iniziale x0 ed incremento Δx. Definizione di derivata Se esiste ed `e finito il limite per Δx 0 del rapporto incrementale si dice che la funzione f è derivabile in x0 e si scrive Lim (Δx → 0) di f(x0+ Δx) - f (x0) = f ‘ (x0) / Δx Teorema (regole di derivazione) Siano f,g : (a, b) R due funzioni derivabili in x0 ∈ (a, b). Allora:
  • f+g è derivabile in x0, e risulta: (f + g) ‘ (x0) = f ‘ (x0) + g ‘ (x0)
  • f - g è derivabile in x0, e risulta: (f - g) ‘ (x0) = f ‘ (x0) - g ‘ (x0) (∀c ∈ R) c · f è derivabile in x0, e risulta: (c · f) ‘ (x0) = cf ‘ (x0) f · g è derivabile in x0,e (f · g) ‘ (x0) = f ‘ (x0) g (x0) + f (x0) g ‘ (x0) Se g(x0) ≠ 0 f/g è derivabile in x0 e (f) /(g) (x0) = f ‘ (x0) g (x0) - f (x0)g ‘ (x0) / g^2 (x0) Significato analitico di derivata Il lim(x → x0) f(x) - f (x0) / x-x0 e il lim (Δx 0) f(x0) + Δx - f(x0)/ Δx esiste ed è finito Osservazione (derivata) Talvolta per esprimere la derivabilità di f in x0 si utilizza un’espressione equivalente al : Lim(Δx → 0) f(x0+ Δx) - f(x0)/ Δx = f ‘(x0) Posto, infatti: x0 + Δx = x e x - x0 = Δx E quando: Δx → 0 Anche: x – x0 → 0 ⇔ x → x

Ed allora tenendo in considerazione le posizioni fatte risulta: Lim(Δx → 0) f (x0+ Δx) - f (x0)/ Δx = lim(x → x0) f (x)-f (x0) =f’(x0)/x Teorema (la derivabilità implica la continuità) Sia f: (a, b) R e x0 ∈ (a, b). Se f è derivabile in x0 allora f è continua in x0. La f è continua in x0 se Lim(x → x0) f(x) = f(x0)lim(x → x0) [f(x) - f(x0)] = 0 Lim(x → x0) [f(x) - f(x0)] = lim [ f (x) - f (x0)]/ x-x0. (x – x0) = lim(x → x0) f (x)

  • f (x0)/x-x0. lim(x → x0) (x – x0) = f’ (x0) · 0 = 0 Ma non vale il viceversa infatti, per esempio la funzione f(x) = |x|(valore assoluto x) non è derivabile nel punto x0 = 0, ma è ivi continua infatti risulta: lim(x → x0) |x| = f(0) = 0 Significato geometrico della derivata Sia f(x) una funzione reale definita nell’intervallo [a, b] di R, la continuità di f in [a, b] fa pensare ad un corrispondente grafico che in [a, b] non presenta “salti” o “interruzioni”, costituito da un sol pezzo. Quando f invece ha punti di discontinuità il relativo grafico è costituito da diversi pezzi staccati. Si è visto, per esempio, che la funzione f (x) = [x] (parte intera di x) presenta discontinuità di prima specie in ogni x ∈ Z ed il corrispondente grafico è costituito da infiniti segmenti unitari tra loro separati e paralleli all’asse delle x. Si considerino due grafici di funzioni continue in [a, b], costituiti appunto da un’unica linea continua che si traccia senza staccare mai la penna dal foglio. Vedremo che il primo ha un andamento liscio mentre il secondo è costituito da archi che a due a due si raccordano fra loro formando i quattro punti angolosi aventi ascissa x1, x2, x3 e x4. Allora la sola continuità non garantisce la natura liscia del grafico di una funzione! Esiste una proprietà più forte della continuità che consente di distinguere le funzioni il cui grafico e liscio da quelle che presentano punti angolosi. La proprietà geometrica che permette di discriminare le suddette tipologie di funzionie la possibilità di tracciare la retta tangente:
  • per le funzioni il cui grafico `e “liscio”, intuitivamente, esiste la possibilità di tracciare in un qualsiasi punto la retta tangente.
  • per le funzioni il cui diagramma presenta punti angolosi non si riesce a tracciare sempre la retta tangente