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Derivata di una funzione: definizione, teoremi e applicazioni, Dispense di Analisi Matematica I

ripasso sulle derivate

Tipologia: Dispense

2015/2016

Caricato il 29/06/2016

CRI1313
CRI1313 🇮🇹

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DERIVATA DI UNA FUNZIONE
Consideriamo una funzione f(x) definita in un intervallo I ed un punto x0 ϵ I. Sia h un numero un
numero reale non nullo tale che x0 + h ϵ I e siano f(x0) e f(x0+h) i valori assunti dalla funzione nei
punti x0 e x0+h.
Diamo le seguenti definizioni:
Si dice incremento della variabile indipendente x nel passaggio dal punto x0 al punto x0+h la
quantità Δx=h
Si dice incremento della funzione y=f(x) relativo al passaggio dal punto x0 al punto x0+h la
quantità Δy=Δf(x)=f(x0+h)−f(x0)
Si dice rapporto incrementale della funzione y=f(x) relativo al punto x0 e all'incremento h il
rapporto tra l'incremento Δy della funzione f e l'incremento Δx della variabile indipendente:
Δy f(x0 + h) – f(x0)
Δx h
Definizione di DERIVATA: Chiamiamo derivata di una funzione f(x) in un punto x0 il limite,
quando esiste, per h→ 0 del rapporto incrementale relativo al punto x0 e all'incremento h:
f'(x0)= lim f(x0+h) – f(x0)
h→0 h
Per indicare la derivata di una funzione di equazione y=f(x) si possono usare i seguenti simboli:
f'(x0) y' Dy Df(x0)
Se di una funzione f(x) esiste la derivata in un punto x0, si dice che f(x) è derivabile in x0.
Affinché una funzione sia derivabile in x0 deve quindi accadere che:
- la funzione sia definita in un intorno x0
- esista il limite del rapporto incrementale h → 0
- il limite sia un valore finito.
La funzione non è derivabile in x0 se:
- x0 è un punto isolato
- se il limite del rapporto incrementale è infinito
- se il limite non esiste.
Si dice derivata sinistra di una funzione y=f(x) in un punto x0, il limite, se esiste finito, h→0- del
rapporto incrementale sinistro relativo al punto x0 e all'incremento h<0:
f'-(x0)= lim f(x0+h) – f(x0)
h→0- h
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DERIVATA DI UNA FUNZIONE

Consideriamo una funzione f(x) definita in un intervallo I ed un punto x 0 ϵ I. Sia h un numero un numero reale non nullo tale che x 0 + h ϵ I e siano f(x 0 ) e f(x 0 +h) i valori assunti dalla funzione nei punti x 0 e x 0 +h. Diamo le seguenti definizioni: Si dice incremento della variabile indipendente x nel passaggio dal punto x 0 al punto x 0 +h la quantità Δx=h Si dice incremento della funzione y=f(x) relativo al passaggio dal punto x 0 al punto x 0 +h la quantità Δy=Δf(x)=f(x 0 +h)−f(x 0 ) Si dice rapporto incrementale della funzione y=f(x) relativo al punto x 0 e all'incremento h il rapporto tra l'incremento Δy della funzione f e l'incremento Δx della variabile indipendente: Δy (^) ═ f(x 0 + h) – f(x 0 ) Δx h Definizione di DERIVATA: Chiamiamo derivata di una funzione f(x) in un punto x 0 il limite, quando esiste, per h→ 0 del rapporto incrementale relativo al punto x 0 e all'incremento h: f'(x 0 )= lim f(x 0 +h) – f(x 0 ) h→ (^0) h Per indicare la derivata di una funzione di equazione y=f(x) si possono usare i seguenti simboli: f'(x 0 ) y' Dy Df(x 0 ) Se di una funzione f(x) esiste la derivata in un punto x 0 , si dice che f(x) è derivabile in x 0. Affinché una funzione sia derivabile in x 0 deve quindi accadere che:

  • la funzione sia definita in un intorno x 0
  • esista il limite del rapporto incrementale h → 0
  • il limite sia un valore finito. La funzione non è derivabile in x 0 se:
  • x 0 è un punto isolato
  • se il limite del rapporto incrementale è infinito
  • se il limite non esiste. Si dice derivata sinistra di una funzione y=f(x) in un punto x 0 , il limite, se esiste finito, h→ 0 -^ del rapporto incrementale sinistro relativo al punto x 0 e all'incremento h<0: f'-(x 0 )= lim f(x 0 +h) – f(x 0 ) h→0- (^) h

Si dice derivata destra di una funzione y=f(x) in un punto x 0 , il limite, se esiste finito, h→ 0 +^ del rapporto incrementale destro relativo al punto x 0 e all'incremento h<0: f'+(x 0 )= lim f(x 0 +h) – f(x 0 ) h→0- (^) h Significato geometrico della derivata: se una funzione f(x) è derivabile in un punto x 0 , la sua derivata f'(x 0 ) rappresenta il coefficiente angolare della retta tangente a f(x) nel punto di coordinate (x 0 , f(x 0 )). Continuità: Se una funzione f(x) è derivabile in un punto x 0 , allora essa è continua in x 0. Questo significa che se una funzione è derivabile, allora è sempre continua; viceversa, una funzione continua non è sempre derivabile. La derivata delle funzioni elementari

  • la funzione costante y=k è derivabile in R e la sua derivata è zero.
  • la funzione y=x è derivabile per ogni x appartenente a R e la sua derivata vale uno.
  • la funzione y=x^2 è derivabile per ogni x appartenente a R e la sua derivata vale 2x.
  • la funzione y=xn^ è derivabile per ogni x appartenente a R e la sua derivata è: y=nxn- Regole di derivazione Somma: La derivata della somma di due funzioni derivabili è uguale alla somma delle derivate D[f(x)+g(x)]= f'(x)+g'(x) [dimostrazione] Prodotto: La derivata del prodotto di due funzioni derivabili è uguale alla derivata della prima funzione per la seconda non derivata più il prodotto della prima funzione non derivata per la derivata della seconda D[f(x)g(x)]=f'(x)g(x) + f(x)g'(x) D[kf(x)]= kf'(x) Quoziente: Data la funzione derivabile g(x), la funzione y= 1 è derivabile in ogni punto x in cui g(x) risulti g(x)≠0 e si ha: D 1 = - g'(x) g(x) g^2 (x) Data la funzioni derivabili y=f(x) e y=g(x), per tutti i punti x in cui g(x)≠0, anche la funzione y= f(x) è derivabile. La sua derivata è: g(x) D f(x) = f'(x)g(x) – f(x)*g'(x) g(x) [g(x)]^2 Punti stazionari Un punto stazionario è un punto, interno al dominio della funzione, che annulla la sua derivata, che annulla la sua derivata prima, quindi per individuare i punti stazionari è necessario porre la derivata uguale a zero: f'(x)=

MASSIMI E MINIMI DI UNA FUNZIONE

Definizione: Sia f(x) una funzione definita in un intervallo [a,b] e sia x 0 un punto di tale intervallo. Si dice che x 0 è un punto di minimo relativo per f(x) se esiste un intorno U di x 0 contenuto in [a,b] tale che per ogni x appartenente a U si abbia f(x)≥f(x 0 ); in tal caso si dice che f(x 0 ) è un minimo relativo. Si dice che x 0 è un punto di massimo relativo per f(x) se esiste un intorno U di x 0 contenuto in [a,b] tale che per ogni x appartenente a U si abbia f(x)<f(x 0 ); in tal caso si dice che f(x 0 ) è un massimo relativo. I punti di massimo e minimo relativi si dicono pure punti estremanti relativi della funzione f; i valori assunti dalla funzione in quei punti di dicono estremi relativi di f. Non bisogna confondere i massimi e i minimi relativi con i massimi e i minimi assoluti: un massimo assoluto è il valore più grande assunto dalla funzione in tutto l'intervallo considerato, un massimo relativo, invece, è il valore più grande assunto dalla funzione in un intorno del punto di massimo considerato. Il massimo e il minimo assoluti, se esistono, sono evidentemente unici. Una funzione può, al contrario, avere più massimi e più minimi relativi. Ricerca dei punti estremanti nello studio di una funzione Data una funzione f(x), continua in un intorno I del punto x 0 e derivabile in esso con l'esclusione al più del punto x 0 , bisogna verificare se nell'intorno accade che: f'(x) > 0 per x<x 0 o f'(x) < 0 per x>x 0 in questo caso, x 0 è un punto di massimo relativo f'(x) < 0 per x<x 0 o f'(x) > 0 per x>x 0 in questo caso, x 0 è un punto di minimo relativo f'(x) ha segno costante, allora x 0 non è né un massimo né un minimo (Praticamente bisogna prima trovare i punti in cui la derivata si annulla e poi studiare il segno della derivata, cioè ponendola maggiore di zero)