Skip to main content
Global

3.2: Derivative kama Kazi

  • Page ID
    178921
    • Edwin “Jed” Herman & Gilbert Strang
    • OpenStax
    \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Malengo ya kujifunza
    • Kufafanua kazi derivative ya kazi fulani.
    • Grafu kazi ya derivative kutoka kwenye grafu ya kazi iliyotolewa.
    • Eleza uhusiano kati ya derivatives na kuendelea.
    • Eleza hali tatu kwa wakati kazi haina derivative.
    • Eleza maana ya derivative ya juu-ili.

    Kama tulivyoona, derivative ya kazi katika hatua fulani inatupa kiwango cha mabadiliko au mteremko wa mstari wa tangent kwa kazi wakati huo. Kama sisi kutofautisha msimamo kazi kwa wakati fulani, sisi kupata kasi kwa wakati huo. Inaonekana busara kuhitimisha kwamba kujua derivative ya kazi katika kila hatua ingeweza kuzalisha taarifa muhimu kuhusu tabia ya kazi. Hata hivyo, mchakato wa kutafuta derivative hata wachache wa maadili kwa kutumia mbinu za sehemu iliyotangulia ingekuwa haraka sana. Katika sehemu hii sisi kufafanua kazi derivative na kujifunza mchakato wa kupata hiyo.

    Kazi za derivative

    Kazi ya derivative inatoa derivative ya kazi katika kila hatua katika uwanja wa kazi ya awali ambayo derivative inaelezwa. Tunaweza rasmi kufafanua kazi derivative kama ifuatavyo.

    Ufafanuzi: Kazi inayotokana

    Hebu\(f\) kuwa kazi. Kazi ya derivative, iliyoonyeshwa na\(f'\), ni kazi ambayo uwanja wake una maadili\(x\) hayo ya kwamba kikomo kinachofuata kipo:

    \[f'(x)=\lim_{h→0}\frac{f(x+h)−f(x)}{h}. \label{derdef} \]

    Kazi\(f(x)\) inasemekana kutofautishwa\(a\) ikiwa\(f'(a)\) ipo. Kwa ujumla, kazi inasemekana \(S\)kutofautishwa ikiwa inatofautiana katika kila hatua katika kuweka wazi\(S\), na kazi tofauti ni moja ambayo\(f'(x)\) ipo kwenye uwanja wake.

    Katika mifano michache ijayo tunatumia Equation\ ref {derdef} ili kupata derivative ya kazi.

    Mfano\(\PageIndex{1}\): Finding the Derivative of a Square-Root Function

    Kupata derivative ya\(f(x)=\sqrt{x}\).

    Suluhisho

    Anza moja kwa moja na ufafanuzi wa kazi ya derivative.

    Mbadala\(f(x+h)=\sqrt{x+h}\) na\(f(x)=\sqrt{x}\) ndani ya\(f'(x)= \displaystyle \lim_{h→0}\frac{f(x+h)−f(x)}{h}\).

    \(f'(x)=\displaystyle \lim_{h→0}\frac{\sqrt{x+h}−\sqrt{x}}{h}\)  
    \(=\displaystyle\lim_{h→0}\frac{\sqrt{x+h}−\sqrt{x}}{h}⋅\frac{\sqrt{x+h}+\sqrt{x}}{\sqrt{x+h}+\sqrt{x}}\) Kuzidisha nambari na denominator\(\sqrt{x+h}+\sqrt{x}\) bila kusambaza katika denominator.
    \(=\displaystyle\lim_{h→0}\frac{h}{h\left(\sqrt{x+h}+\sqrt{x}\right)}\) Kuzidisha nambari na kurahisisha.
    \(=\displaystyle\lim_{h→0}\frac{1}{\left(\sqrt{x+h}+\sqrt{x}\right)}\) Futa\(h\).
    \(=\dfrac{1}{2\sqrt{x}}\) Tathmini kikomo
    Mfano\(\PageIndex{2}\): Finding the Derivative of a Quadratic Function

    Pata derivative ya kazi\(f(x)=x^2−2x\).

    Suluhisho

    Fuata utaratibu huo hapa, lakini bila ya kuongezeka kwa conjugate.

    Mbadala\(f(x+h)=(x+h)^2−2(x+h)\) na\(f(x)=x^2−2x\) ndani\(f'(x)= \displaystyle \lim_{h→0}\frac{f(x+h)−f(x)}{h}.\)

    \(f'(x)=\displaystyle\lim_{h→0}\frac{((x+h)^2−2(x+h))−(x^2−2x)}{h}\)  
    \(=\displaystyle\lim_{h→0}\frac{x^2+2xh+h^2−2x−2h−x^2+2x}{h}\) Panua\((x+h)^2−2(x+h)\).
    \(=\displaystyle\lim_{h→0}\frac{2xh−2h+h^2}{h}\) Rahisisha
    \(=\displaystyle\lim_{h→0}\frac{h(2x−2+h)}{h}\) Factor nje\(h\) kutoka kwa nambari
    \(=\displaystyle\lim_{h→0}(2x−2+h)\) Kufuta sababu ya kawaida ya\(h\)
    \(=2x−2\) Tathmini kikomo
    Zoezi\(\PageIndex{1}\)

    Kupata derivative ya\(f(x)=x^2\).

    Kidokezo

    Tumia Equation\ ref {derdef} na ufuate mfano.

    Jibu

    \(f'(x)=2x\)

    Sisi kutumia aina ya nukuu tofauti kueleza derivative ya kazi. Katika Mfano\(\PageIndex{2}\) tulionyesha kwamba kama\(f(x)=x^2−2x\), basi\(f'(x)=2x−2\). Kama tulikuwa walionyesha kazi hii katika fomu\(y=x^2−2x\), tunaweza kuwa walionyesha derivative kama\(y′=2x−2\) au\(\dfrac{dy}{dx}=2x−2\). Tungeweza kufikisha habari sawa kwa kuandika\(\dfrac{d}{dx}\left(x^2−2x\right)=2x−2\). Hivyo, kwa ajili ya kazi\(y=f(x)\), kila moja ya maelezo yafuatayo yanawakilisha derivative ya\(f(x)\):

    \(f'(x), \quad \dfrac{dy}{dx}, \quad y′,\quad \dfrac{d}{dx}\big(f(x)\big)\).

    Badala ya\(f'(a)\) sisi pia kutumia\(\dfrac{dy}{dx}\Big|_{x=a}\). Matumizi ya\(\dfrac{dy}{dx}\) notation (inayoitwa Leibniz notation) ni ya kawaida sana katika uhandisi na fizikia. Ili kuelewa notation hii bora, kumbuka kwamba derivative ya kazi katika hatua ni kikomo cha mteremko wa mistari secant kama mistari secant inakaribia mstari tangent. Miteremko ya mistari hii ya salama mara nyingi huonyeshwa kwa fomu\(\dfrac{Δy}{Δx}\) ambapo\(Δy\) tofauti katika\(y\) maadili yanayolingana na tofauti katika\(x\) maadili, ambayo yanaelezwa kama\(Δx\) (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Hivyo derivative, ambayo inaweza kufikiriwa kama kiwango cha instantaneous ya mabadiliko ya kuhusiana\(y\) na\(x\), ni walionyesha kama

    \(\displaystyle \frac{dy}{dx}= \lim_{Δx→0}\frac{Δy}{Δx}\).

    Kazi y = f (x) ni graphed na inaonyesha juu kama Curve katika roboduara ya kwanza. Mhimili wa x-ni alama na 0, a, na + Δx. Mhimili wa y ni alama ya 0, f (a), na f (a) + Δy. Kuna mstari wa moja kwa moja unaovuka y = f (x) katika (a, f (a)) na (a + Δx, f (a) + Δy). Kutoka hatua (a, f (a)), mstari wa usawa hutolewa; kutoka hatua (a + Δx, f (a) + Δy), mstari wa wima hutolewa. Umbali kutoka (a, f (a)) hadi (a + Δx, f (a)) umeashiria Δx; umbali kutoka (a + Δx, f (a) + Δy) hadi (a + Δx, f (a) inaashiria Δy.
    Kielelezo\(\PageIndex{1}\): derivative ni walionyesha kama\(\dfrac{dy}{dx}=\displaystyle\lim_{Δx→0}\frac{Δy}{Δx}\).

    Graphing derivative

    Tayari kujadiliwa jinsi ya graph kazi, hivyo kutokana na equation ya kazi au equation ya kazi derivative, tunaweza graph yake. Kutokana na wote wawili, tunatarajia kuona mawasiliano kati ya grafu ya kazi hizi mbili, tangu\(f'(x)\) anatoa kiwango cha mabadiliko ya kazi\(f(x)\) (au mteremko wa mstari wa tangent kwa\(f(x)\)).

    Katika Mfano\(\PageIndex{1}\), tuligundua kwamba kwa\(f(x)=\sqrt{x}\),\(f'(x)=\frac{1}{2\sqrt{x}}\). Ikiwa tunapiga kazi hizi kwenye shaba sawa, kama katika Kielelezo\(\PageIndex{2}\), tunaweza kutumia grafu kuelewa uhusiano kati ya kazi hizi mbili. Kwanza, tunaona kwamba\(f(x)\) inaongezeka juu ya uwanja wake wote, ambayo ina maana kwamba mteremko wa mistari yake ya tangent wakati wote ni chanya. Kwa hiyo, tunatarajia\(f'(x)>0\) maadili yote ya x katika uwanja wake. Zaidi ya hayo, kama\(x\) ongezeko, mteremko wa mistari tangent kwa\(f(x)\) ni kupungua na tunatarajia kuona kupungua sambamba katika\(f'(x)\). Sisi pia kuchunguza kwamba\(f(0)\) ni undefined na kwamba\(\displaystyle \lim_{x→0^+}f'(x)=+∞\), sambamba na tangent wima kwa\(f(x)\) saa\(0\).

    Kazi f (x) = mzizi mraba wa x ni graphed kama ni derivative yake f' (x) = 1/ (mara 2 mizizi mraba ya x).
    Kielelezo\(\PageIndex{2}\): derivative\(f'(x)\) ni chanya kila mahali kwa sababu kazi\(f(x)\) ni kuongezeka.

    Katika Mfano\(\PageIndex{2}\), tuligundua kwamba kwa\(f(x)=x^2−2x,\; f'(x)=2x−2\). Grafu za kazi hizi zinaonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{3}\). Kuzingatia kwamba\(f(x)\) ni kupungua kwa\(x<1\). Kwa maadili haya sawa ya\(x\),\(f'(x)<0\). Kwa maadili ya\(x>1\),\(f(x)\) ni kuongezeka na\(f'(x)>0\). Pia,\(f(x)\) ina tangent ya usawa\(x=1\) na\(f'(1)=0\).

    Kazi f (x) = x squared - 2x ni graphed kama ni derivative yake f' (x) = 2x - 2.
    Kielelezo\(\PageIndex{3}\): derivative\(f'(x)<0\) ambapo kazi\(f(x)\) ni kupungua na\(f'(x)>0\) ambapo\(f(x)\) ni kuongezeka. Derivative ni sifuri ambapo kazi ina tangent usawa
    Mfano\(\PageIndex{3}\): Sketching a Derivative Using a Function

    Tumia graph ifuatayo\(f(x)\) ya mchoro grafu ya\(f'(x)\).

    Kazi f (x) ni takribani sinusoidal, kuanzia saa (-4, 3), kupungua kwa kiwango cha chini cha ndani katika (-1, 2), kisha kuongezeka kwa kiwango cha juu cha ndani katika (3, 6), na kupata kukatwa saa (7, 2).

    Suluhisho

    Suluhisho linaonyeshwa kwenye grafu ifuatayo. Kuzingatia kwamba\(f(x)\) ni kuongezeka na\(f'(x)>0\) kuendelea\((–2,3)\). Pia,\(f(x)\) ni kupungua na\(f'(x)<0\) kuendelea\((−∞,−2)\) na kuendelea\((3,+∞)\). Pia kumbuka kuwa\(f(x)\) ina tangents usawa katika\(–2\) na\(3\), na\(f'(−2)=0\) na\(f'(3)=0\).

    Kazi mbili zimewekwa hapa: f (x) na f' (x). Kazi f (x) ni sawa na grafu hapo juu, yaani, takribani sinusoidal, kuanzia saa (-4, 3), kupungua kwa kiwango cha chini cha ndani katika (-1, 2), kisha kuongezeka kwa kiwango cha juu cha ndani saa (3, 6), na kupata kukatwa saa (7, 2). Kazi f' (x) ni parabola inayoelekea chini na kipeo karibu (0.5, 1.75), y-intercept (0, 1.5), na x-intercepts (-1.9, 0) na (3, 0).

    Zoezi\(\PageIndex{2}\)

    Mchoro grafu ya\(f(x)=x^2−4\). Kwa muda gani ni grafu ya\(f'(x)\) juu ya\(x\) -axis?

    Kidokezo

    Grafu ya\(f'(x)\) ni chanya ambapo\(f(x)\) inaongezeka.

    Jibu

    \((0,+∞)\)

    Derivatives na kuendelea

    Sasa kwa kuwa tunaweza kuchora derivative, hebu tuchunguze tabia ya grafu. Kwanza, tunazingatia uhusiano kati ya kutofautisha na kuendelea. Tutaona kwamba kama kazi ni tofauti katika hatua, ni lazima kuendelea huko; hata hivyo, kazi inayoendelea katika hatua haipaswi kutofautishwa wakati huo. Kwa kweli, kazi inaweza kuendelea kwa hatua na kushindwa kutofautishwa kwa hatua kwa moja ya sababu kadhaa.

    Tofauti ina maana ya Kuendelea

    Hebu\(f(x)\) kuwa kazi na\(a\) uwe katika uwanja wake. Kama\(f(x)\) ni kutofautisha katika\(a\), basi\(f\) ni kuendelea katika\(a\).

    Ushahidi

    Kama\(f(x)\) ni differentiable katika\(a\), basi\(f'(a)\) ipo na, kama sisi basi\(h = x - a\), tuna\( x = a + h \), na kama\(h=x-a\to 0\), tunaweza kuona kwamba\(x\to a\).

    Kisha

    \[ f'(a) = \lim_{h\to 0}\frac{f(a+h)-f(a)}{h}\nonumber \]

    inaweza kuandikwa upya kama

    \(f'(a)=\displaystyle \lim_{x→a}\frac{f(x)−f(a)}{x−a}\).

    Tunataka kuonyesha kwamba\(f(x)\) ni kuendelea katika\(a\) kwa kuonyesha kwamba\(\displaystyle \lim_{x→a}f(x)=f(a).\) Hivyo,

    \ (\ kuanza {align*}\ displaystyle\ lim_ {x→ a} f (x) &=\ lim_ {x→ a}\;\ kubwa (f (x) -f (a) +f (a)\ kubwa)\\ [4pt]
    &=\ lim_ {x→ a}\ kushoto (\ frac {f (x) -f (a)} {x-a}} (x-a) +f (a)\ haki) & &\ maandishi {Kuzidisha na ugawanye} (f (x) -f (a))\ maandishi {na} x-a.\\ [4pt]
    &=\ kushoto (\ lim_ {x→ a}\ frac {f (x) -f (a)} {x-a}\ haki) kushoto (\ lim_ {x→ a}\; (x-a)\ kulia) +\ lim_ {x→ a} f (a)\\ [4pt]
    &=f' (a) 0+f (a)\\ [4pt]
    &=f (a). \ mwisho {align*}\)

    Kwa hiyo, tangu\(f(a)\) ni defined na\(\displaystyle \lim_{x→a}f(x)=f(a)\), sisi kuhitimisha kwamba\(f\) ni kuendelea katika\(a\).

    Tumeonyesha tu kwamba kutofautisha ina maana ya kuendelea, lakini sasa tunazingatia kama kuendelea kunamaanisha kutofautisha. Kuamua jibu la swali hili, tunachunguza kazi\(f(x)=|x|\). Kazi hii inaendelea kila mahali; hata hivyo,\(f'(0)\) haijulikani. Uchunguzi huu unatuongoza kuamini kwamba kuendelea haimaanishi kutofautisha. Hebu tuchunguze zaidi. Kwa\(f(x)=|x|\),

    \(f'(0)=\displaystyle \lim_{x→0}\frac{f(x)−f(0)}{x−0}= \lim_{x→0}\frac{|x|−|0|}{x−0}= \lim_{x→0}\frac{|x|}{x}\).

    Kikomo hii haipo kwa sababu

    \(\displaystyle \lim_{x→0^−}\frac{|x|}{x}=−1\)na\(\displaystyle \lim_{x→0^+}\frac{|x|}{x}=1\).

    Angalia Kielelezo\(\PageIndex{4}\).

    Kazi f (x) = thamani kamili ya x imewekwa. Lina makundi mawili ya mstari wa moja kwa moja: ya kwanza inafuata equation y = -x na kuishia katika asili; pili inafuata equation y = x na kuanza kwa asili.
    Kielelezo\(\PageIndex{4}\): kazi\(f(x)=|x|\) ni kuendelea katika\(0\) lakini si differentiable katika\(0\).

    Hebu fikiria baadhi ya hali za ziada ambazo kazi inayoendelea inashindwa kutofautishwa. Fikiria kazi\(f(x)=\sqrt[3]{x}\):

    \(f'(0)=\displaystyle \lim_{x→0}\frac{\sqrt[3]{x}−0}{x−0}=\displaystyle \lim_{x→0}\frac{1}{\sqrt[3]{x^2}}=+∞\).

    Hivyo\(f'(0)\) haipo. Kuangalia haraka kwenye grafu ya\(f(x)=\sqrt[3]{x}\) kufafanua hali hiyo. Kazi ina mstari wa tangent wima\(0\) (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)).

    Kazi f (x) = mizizi ya mchemraba wa x imewekwa. Ina tangent wima katika x = 0.
    Kielelezo\(\PageIndex{5}\): Kazi\(f(x)=\sqrt[3]{x}\) ina tangent wima katika\(x=0\). Ni kuendelea katika\(0\) lakini si differentiable katika\(0\).

    kazi\(f(x)=\begin{cases} x\sin\left(\frac{1}{x}\right), & & \text{ if } x≠0\\0, & & \text{ if } x=0\end{cases}\) pia ina derivative kwamba inaonyesha tabia ya kuvutia katika\(0\).

    Tunaona kwamba

    \(f'(0)=\displaystyle \lim_{x→0}\frac{x\sin\left(1/x\right)−0}{x−0}= \lim_{x→0}\sin\left(\frac{1}{x}\right)\).

    Kikomo hiki haipo, kimsingi kwa sababu mteremko wa mistari ya salama hubadilika mwelekeo wakati wanakaribia sifuri (Kielelezo\(\PageIndex{6}\)).

    kazi f (x) = x dhambi (1/2) kama x haina sawa 0 na f (x) = 0 kama x = 0 ni graphed. Inaonekana kama kazi ya sinusoidal ya kusonga kwa kasi na amplitude kupungua hadi 0 kwa asili.
    Kielelezo\(\PageIndex{6}\): kazi\(f(x)=\begin{cases} x\sin\left(\frac{1}{x}\right), & & \text{ if } x≠0\\0, & & \text{ if } x=0\end{cases}\) si differentiable katika\(0\).

    Kwa muhtasari:

    1. Tunaona kwamba ikiwa kazi haiendelei, haiwezi kutofautishwa, kwani kila kazi inayofafanuliwa lazima iendelee. Hata hivyo, ikiwa kazi inaendelea, bado inaweza kushindwa kutofautishwa.
    2. Tuliona kwamba\(f(x)=|x|\) imeshindwa kutofautishwa kwa\(0\) sababu kikomo cha mteremko wa mistari ya tangent upande wa kushoto na kulia haukuwa sawa. Kuangalia, hii ilisababisha kona mkali kwenye grafu ya kazi katika\(0.\) Kutoka hili tunahitimisha kuwa ili kutofautishwa kwa hatua, kazi lazima iwe “laini” wakati huo.
    3. Kama tulivyoona katika mfano wa\(f(x)=\sqrt[3]{x}\), kazi inashindwa kutofautishwa wakati ambapo kuna mstari wa tangent wima.
    4. Kama\(f(x)=\begin{cases}x\sin\left(\frac{1}{x}\right), & & \text{ if } x≠0\\0, & &\text{ if } x=0\end{cases}\) tulivyoona na kazi inaweza kushindwa kutofautishwa katika hatua katika njia ngumu zaidi pia.
    Mfano\(\PageIndex{4}\): A Piecewise Function that is Continuous and Differentiable

    Kampuni ya toy inataka kuunda wimbo kwa gari la toy ambalo linaanza kando ya pembe ya parabolic na kisha hubadilisha mstari wa moja kwa moja (Kielelezo\(\PageIndex{7}\)). Kazi inayoelezea wimbo ni kuwa na fomu\(f(x)=\begin{cases}\frac{1}{10}x^2+bx+c, & & \text{ if }x<−10\\−\frac{1}{4}x+\frac{5}{2}, & & \text{ if } x≥−10\end{cases}\) ambapo\(x\) na\(f(x)\) ni katika inchi. Kwa gari ili kusonga vizuri kwenye wimbo, kazi\(f(x)\) lazima iwe ya kuendelea na kutofautishwa\(−10\). Kupata maadili ya\(b\) na\(c\) kwamba kufanya\(f(x)\) wote kuendelea na kutofautisha.

    gari ni inayotolewa kwenye mstari kwamba curves kupitia (-10, 5) kwa (10, 0) na y-intercept takribani (0, 2).
    Kielelezo\(\PageIndex{7}\): Kwa gari kuhamia vizuri kando ya kufuatilia, kazi lazima iwe ya kuendelea na kutofautishwa.

    Suluhisho

    Kwa kazi ya kuendelea katika\(x=−10\),\(\displaystyle \lim_{x→10^−}f(x)=f(−10)\). Hivyo, tangu

    \(\displaystyle \lim_{x→−10^−}f(x)=\frac{1}{10}(−10)^2−10b+c=10−10b+c\)

    na\(f(−10)=5\), ni lazima kuwa na\(10−10b+c=5\). Equivalently, tuna\(c=10b−5\).

    Kwa kazi ya kuwa tofauti katika\(−10\),

    \(f'(10)=\displaystyle \lim_{x→−10}\frac{f(x)−f(−10)}{x+10}\)

    lazima kuwepo. Kwa kuwa\(f(x)\) inafafanuliwa kwa kutumia sheria tofauti upande wa kulia na wa kushoto, lazima tathmini kikomo hiki kutoka kulia na kushoto na kisha tuwaweke sawa na kila mmoja:

    \ (\ displaystyle\ kuanza {align*}\ lim_ {x→ -10^}\ frac {f (x) -f (-10)} {x+10} &=\ lim_ {x→ ,1-10^}\ frac {\ frac {1} {10} {10} x ^ 2+c-5} {x+10}\\ [4pt]
    &=\ lim_ {x→ -10^}\ frac {1} {10} x ^ 2+bx+ (10b-5) -5} {x+10} &\ maandishi {mbadala} c=10b-5.\\ [4pt]
    &=\ lim_ {x→ -10^ї}\ frac {x^2,100+10bx+ 100b} {10 (x+10)}\\ [4pt]
    &=\ lim_ {x→ ,110 ^}\ frac {(x+10) (x-10+10b)} {10 (x+10)} & &\ maandishi {Factor kwa kikundi}\\ [4pt]
    &=b-1\ mwisho {align*}\).

    Pia tuna

    \ (\ displaystyle\ kuanza {align*}\ lim_ {x→ -10^+}\ frac {f (x) -f (-10)} {x+10} &=\ lim_ {x→ -10^+}\ frac {}\ frac {4} {4} x+\ frac {5} {2} -5} {x+10}\\ [4pt]
    &=\ lim_ {x→ -10^+}\ frac {- (x+10)} {4 (x+10)}\\ [4pt]
    &=\ Frac {1} {4}\ mwisho {align*}\).

    Hii inatupa\(b−2=−\frac{1}{4}\). Hivyo\(b=\frac{7}{4}\) na\(c=10(\frac{7}{4})−5=\frac{25}{2}\).

    Zoezi\(\PageIndex{3}\)

    Kupata maadili ya a na b kwamba kufanya\(f(x)=\begin{cases}ax+b, & & \text{ if } x<3\\x^2, & & \text{ if } x≥3\end{cases}\) wote kuendelea na kutofautisha katika\(3\).

    Kidokezo

    Tumia Mfano\(\PageIndex{4}\) kama mwongozo.

    Jibu

    \(a=6\)na\(b=−9\)

    Derivatives ya juu

    derivative ya kazi yenyewe ni kazi, hivyo tunaweza kupata derivative ya derivative. Kwa mfano, derivative ya kazi ya msimamo ni kiwango cha mabadiliko ya msimamo, au kasi. Derivative ya kasi ni kiwango cha mabadiliko ya kasi, ambayo ni kuongeza kasi. Kazi mpya iliyopatikana kwa kutofautisha derivative inaitwa derivative ya pili. Zaidi ya hayo, tunaweza kuendelea kuchukua derivatives kupata derivative tatu, derivative nne, na kadhalika. Kwa pamoja, hizi hujulikana kama derivatives ya juu-ili. Notation kwa derivatives ya juu ya utaratibu wa\(y=f(x)\) inaweza kuelezwa katika aina yoyote yafuatayo:

    \(f''(x),\; f'''(x),\; f^{(4)}(x),\; …\; ,\; f^{(n)}(x)\)

    \(y''(x),\; y'''(x),\; y^{(4)}(x),\; …\; ,\; y^{(n)}(x)\)

    \(\dfrac{d^2y}{dx^2},\;\dfrac{d^3y}{dy^3},\;\dfrac{d^4y}{dy^4},\;…\;,\;\dfrac{d^ny}{dy^n}.\)

    Inashangaza kutambua kwamba notation kwa\(\dfrac{d^2y}{dx^2}\) inaweza kutazamwa kama jaribio la kueleza\(\dfrac{d}{dx}\left(\dfrac{dy}{dx}\right)\) zaidi compactly.

    Analoguous,\(\dfrac{d}{dx}\left(\dfrac{d}{dx}\left(\dfrac{dy}{dx}\right)\right)=\dfrac{d}{dx}\left(\dfrac{d^2y}{dx^2}\right)=\dfrac{d^3y}{dx^3}\).

    Mfano\(\PageIndex{5}\): Finding a Second Derivative

    Kwa\(f(x)=2x^2−3x+1\), kupata\(f''(x)\).

    Suluhisho

    Pata kwanza\(f'(x)\).

    Mbadala\(f(x)=2x^2−3x+1\) na\(f(x+h)=2(x+h)^2−3(x+h)+1\) ndani\(f'(x)=\displaystyle \lim_{h→0}\dfrac{f(x+h)−f(x)}{h}.\)

    \(f'(x)=\displaystyle \lim_{h→0}\frac{(2(x+h)^2−3(x+h)+1)−(2x^2−3x+1)}{h}\)  
    \(=\displaystyle \lim_{h→0}\frac{4xh+2h^2−3h}{h}\) Kurahisisha nambari.
    \(=\displaystyle \lim_{h→0}(4x+2h−3)\) Factor nje\(h\) katika nambari na kufuta na\(h\) katika denominator.
    \(=4x−3\) Chukua kikomo.

    Next, kupata\(f''(x)\) kwa kuchukua derivative ya\(f'(x)=4x−3.\)

    \(f''(x)=\displaystyle \lim_{h→0}\frac{f'(x+h)−f'(x)}{h}\) Tumia\(f'(x)=\displaystyle \lim_{h→0}\frac{f(x+h)−f(x)}{h}\)\(f ′(x)\) na badala ya\(f(x).\)
    \(=\displaystyle \lim_{h→0}\frac{(4(x+h)−3)−(4x−3)}{h}\) Mbadala\(f'(x+h)=4(x+h)−3\) na\(f'(x)=4x−3.\)
    \(=\displaystyle \lim_{h→0}4\) Kurahisisha.
    \(=4\) Chukua kikomo.
    Zoezi\(\PageIndex{4}\)

    Kupata\(f''(x)\) kwa ajili ya\(f(x)=x^2\).

    Kidokezo

    Tulipata\(f'(x)=2x\) katika checkpoint uliopita. Matumizi Equation\ ref {derdef} kupata derivative ya\(f'(x)\)

    Jibu

    \(f''(x)=2\)

    Mfano\(\PageIndex{6}\): Finding Acceleration

    Msimamo wa chembe kando ya mhimili wa kuratibu kwa wakati\(t\) (kwa sekunde) hutolewa na\(s(t)=3t^2−4t+1\) (kwa mita). Pata kazi inayoelezea kasi yake kwa wakati\(t\).

    Suluhisho

    Tangu\(v(t)=s′(t)\) na\(a(t)=v′(t)=s''(t)\), tunaanza kwa kutafuta derivative ya\(s(t)\):

    \ (\ displaystyle\ kuanza {align*} s (t) &=\ lim_ {h → 0}\ frac {s (t+h) -s (t)} {h}\\ [4pt]
    &=\ lim_ {h → 0}\ frac {3 (t+h) ^2,14 (t+h) +1 (3t ^ 2,14t+1)} {h}\\ [4pt]
    &=6t-4. \ mwisho {align*}\)

    Ifuatayo,

    \ (\ displaystyle\ kuanza {align*} s "(t) &=\ lim_ {h → 0}\ frac {s (t+h) -s′ (t)} {h}\\ [4pt]
    &=\ lim_ {h → 0}\ frac {6 (t+h) -4)} {h}\\ [4pt]
    &=6. \ mwisho {align*}\)

    Hivyo,\(a=6 \;\text{m/s}^2\).

    Zoezi\(\PageIndex{5}\)

    Kwa\(s(t)=t^3\), tafuta\(a(t).\)

    Kidokezo

    Tumia Mfano\(\PageIndex{6}\) kama mwongozo.

    Jibu

    \(a(t)=6t\)

    Dhana muhimu

    • Derivative ya kazi\(f(x)\) ni kazi ambayo thamani yake\(x\) ni\(f'(x)\).
    • Grafu ya derivative ya kazi\(f(x)\) ni kuhusiana na grafu ya\(f(x)\). Ambapo\(f(x)\) ina mstari wa tangent na mteremko mzuri,\(f'(x)>0\). Ambapo\(f(x)\) ina mstari wa tangent na mteremko hasi,\(f'(x)<0\). Ambapo\(f(x)\) ina mstari wa tangent usio na usawa,\(f'(x)=0.\)
    • Ikiwa kazi inatofautiana kwa hatua, basi inaendelea wakati huo. Kazi haipatikani kwa hatua ikiwa haiendelei wakati huo, ikiwa ina mstari wa tangent wima kwenye hatua, au ikiwa grafu ina kona kali au cusp.
    • Derivatives ya juu ya utaratibu ni derivatives ya derivatives, kutoka\(n^{\text{th}}\) derivative pili

    Mlinganyo muhimu

    • Kazi ya derivative

    \(f'(x)=\displaystyle \lim_{h→0}\frac{f(x+h)−f(x)}{h}\)

    faharasa

    kazi ya derivative
    hutoa derivative ya kazi katika kila hatua katika uwanja wa kazi ya awali ambayo derivative inaelezwa
    kutofautishwa katika\(a\)
    kazi ambayo\(f'(a)\) ipo inatofautiana\(a\)
    kutofautishwa juu\(S\)
    kazi ambayo\(f'(x)\) ipo kwa kila mmoja\(x\) katika kuweka wazi\(S\) ni tofauti\(S\)
    kazi inayoweza kutofautishwa
    kazi ambayo\(f'(x)\) ipo ni kazi tofauti
    derivative ya juu-ili
    derivative ya derivative, kutoka derivative ya pili kwa\(n^{\text{th}}\) derivative, inaitwa derivative ya juu-ili

    Wachangiaji na Majina

    • Template:ContribOpenStaxCalc
    • Paul Seeburger (Monroe Community College) added explanation of the alternative definition of the derivative used in the proof of that differentiability implies continuity.