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matematica: le derivate, Appunti di Matematica

matematica: le derivate, operazioni sulle derivate, teoremi e correlati

Tipologia: Appunti

2018/2019

Caricato il 30/11/2019

alessia-poli-1
alessia-poli-1 🇮🇹

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LE DERIVATE
Data una funzione y = f (x), definita in un intervallo [a,b], e due diversi numeri reali c e c+ h
interni all’intervallo, si chiama rapporto incrementale di f il numero tale che
b / a = f (c + h) - f (c) / h
Il rapporto incrementale cil coefficiente angolare della retta passante per i punti A (c; f (c))
e B (c+h; f (c+h).
Si chiama derivata della funzione nel punto c interno all’intervallo, e si indica con f1 (c), il
limite, se esiste ed è finito, per h che tende a 0, del rapporto incrementale relativo a c:!
f1 (c) = lim f (c + h) - f (c) / h
La derivata di una funzione in un punto c rappresenta il coefficiente angolare della retta
tangente al grafico della funzione nel suo punto di ascissa c.
(La derivata può essere sinistra 0- o destra 0+).
Una funzione y = f (x) è derivabile in un intervallo chiuso [a,b] se è derivabile in tutti i punti
interni all’intervallo e se esistono o sono finite la derivata di destra in a e la derivata sinistra
in b.
Data la funzione y = f (x) e un suo punto x = , se f1 (c) = 0 allora x = c si dice punto
stazionario o punto di tangente orizzontale.
Se una funzione f (x) è derivabile nel punto x0, in quel punto la funzione è anche continua.
Una funzione è continua se lim f(x0 + h) = f (x0).
Derivate notevoli:
Teoremi sul calcolo delle derivate:
-La derivata del prodotto di una costante k per una funzione derivabile f (x) è uguale al
prodotto della costante per la derivata della funzione: D [k * f(x)] = k * f1(x).
-La derivata della somma algebrica di due o più funzioni derivabilli è uguale alla somma
algebrica delle derivate delle singole funzioni: D [f(x) + g(x)] = f1(x) + g1(x).
-La derivata del prodotto di due funzioni derogabili è uguale alla somma della derivata
della prima funzione moltiplicata per la seconda non derivata e della derivata della
seconda funzione moltiplicata per la prima non derivata: D [f(x) * g(x)] = f1(x) * g(x) +
f(x) * g1(x).
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LE DERIVATE

Data una funzione y = f (x), definita in un intervallo [a,b], e due diversi numeri reali c e c+ h interni all’intervallo, si chiama rapporto incrementale di f il numero tale che b / a = f (c + h) - f (c) / h Il rapporto incrementale cil coefficiente angolare della retta passante per i punti A (c; f (c)) e B (c+h; f (c+h). Si chiama derivata della funzione nel punto c interno all’intervallo, e si indica con f1 (c), il limite, se esiste ed è finito, per h che tende a 0, del rapporto incrementale relativo a c: f1 (c) = lim f (c + h) - f (c) / h La derivata di una funzione in un punto c rappresenta il coefficiente angolare della retta tangente al grafico della funzione nel suo punto di ascissa c. (La derivata può essere sinistra 0- o destra 0+). Una funzione y = f (x) è derivabile in un intervallo chiuso [a,b] se è derivabile in tutti i punti interni all’intervallo e se esistono o sono finite la derivata di destra in a e la derivata sinistra in b. Data la funzione y = f (x) e un suo punto x = , se f1 (c) = 0 allora x = c si dice punto stazionario o punto di tangente orizzontale. Se una funzione f (x) è derivabile nel punto x0, in quel punto la funzione è anche continua. Una funzione è continua se lim f(x0 + h) = f (x0). Derivate notevoli: Teoremi sul calcolo delle derivate:

- La derivata del prodotto di una costante k per una funzione derivabile f (x) è uguale al

prodotto della costante per la derivata della funzione: D [k * f(x)] = k * f1(x).

- La derivata della somma algebrica di due o più funzioni derivabilli è uguale alla somma

algebrica delle derivate delle singole funzioni: D [f(x) + g(x)] = f1(x) + g1(x).

- La derivata del prodotto di due funzioni derogabili è uguale alla somma della derivata

della prima funzione moltiplicata per la seconda non derivata e della derivata della seconda funzione moltiplicata per la prima non derivata: D [f(x) * g(x)] = f1(x) * g(x) + f(x) * g1(x).

- La derivata del reciproco di una funzione derivabile non nulla è uguale a una frazione in

cui: il numeratore è l’opposto della derivata della funzione e il denominatore è il quadrato della funzione: D 1/f(x) = f1(x) / f^2(x), con f(x) ≠ 0.

- La derivata del quoziente di due funzioni derogabili (con funzione divisore non nulla) è

uguale ad una frazione che ha per numeratore la differenza tra la derivata del dividendo moltiplicata per il divisore non derivato e li dividendo non derivato moltiplicato per la derivata del divisore e per denominatore il quadrato del divisore: D f(x)/g(x) = (f1(x) * g(x) - f(x) * g1(x)) / g^2(x). Derivata di una funzione composta: Se la funzione f è erigibile nel punto x e la funzione f è derivabile nel punto z = g(x), allora la funzione composta y = f(g(x)) è derivabile in x e la sua derivata è il prodotto delle derivate di f rispetto a z e di g rispetto a x: D [f(g(x)] = f1(z) * g1(x), con z = g(x). Derivata della funzione inversa: Consideriamo la funzione y = f(x) definita e invertibile nell’intervallo I e la sua funzione inversa x = f^-1 (y). Se f(x) è derivabile con derivata diversa da 0 in ogni punto di I,allora anche f^-1(y) è derivabile e vale la relazione: D [f^-1(y)] = 1 / f1(x), con x = f^-1(y). Le applicazioni delle derivate alla fisica: In fisica per lo studio di un moto rettilineo si scrive la legge oraria: s = f(t), dove s è la variabile dipendente e il tempo t è la variabile indipendente. La velocità media è definita dal rapporto tra lo spazio percorso Δs e il tempo Δt impiegato per percorrerlo: v media = Δs / Δt = f(t + Δt) - f(t) / Δt. (applicabile anche in a = Δv / Δt e i = Δq / Δt) Teoremi sulle funzioni derivanti:

- Lagrange: se una funzione f(x) è continua in un intervallo chiuso [a,b] ed è derivabile in

ogni punto interno ad esso, esiste almeno un punto c interno ad [a,b] per cui vale la relazione: f(b) - f(a) - b - a = f1 (c).

- Se una funzione f (x) è derivabile tale che f1(x) sia nulla in ogni punto, allora f (x) è

costante in tutto l’intervallo.

- Se f (x) e g (x) sono continue e f1 (x) = g1 (x) in ]a,b[, allora esse differiscono per una

costante: f (x) - g (x) = k.

- Rolle: se, per una funzione f (x) continua nell’intervallo [a,b] e derivabile nei punti interni

di questo intervallo, si ha la condizione f (a) = f (b), allora esiste almeno un punto c per il quale risulta f1 (c) = 0.

- Cauchy: se per le funzioni f (x) e g (x) sono continue nell’intervallo [a,b], derogabili in

ogni punto interno e inoltre ]a,b[ è sempre g1 (x) ≠ 0, allora esiste almeno un punto c interno ad [a,b] in cui is ha: (f (b) - f (a)) / (g (b) - g (a)) = f1 (c) / g1 (c), cioè il rapporto tra gli incrementi delle funzioni nell’intervallo è uguale al rapporto tra le rispettive derivate calcolate in un particolare punto c interno all’intervallo.

- De l’Hospital: dati un intorno I di un punto c e due funzioni f (x) e g (x) definite in I

(escluso al più c), se f (x) e g (x) sono derogabili in I con g1 (x) ≠ 0, se le due funzioni tendono entrambe a 0 o a e ∞ per x che tende a c, e esiste il limite del rapporto delle derivate delle funzioni per x che tende a c, allora esiste anche il limite del rapporto delle funzioni ed è: lim f (x) / g (x) = lim f1 (x) / g1 (x). GLI INTEGRALI Una funzione F (x) si dice primitiva della funzione f (x) definita nell’intervallo [a,b], se F (x) è derivabile in tutto [a,b] e la sua derivata è f (x): F’ (x) = f (x).