Limite, derivate și integrale: teorie pentru Bacalaureat
Analiză matematică: limite de funcții, derivate, monotonie, integrale.
Analiză matematică: limite de funcții, derivate, monotonie, integrale.
Ce este prelungirea prin continuitate?
Dacă f este definită pe D, x₀ nu aparține lui D dar există și e finită limx→x₀ f(x) = ℓ, atunci f admite prelungire prin continuitate în x₀: funcția f̃, definită prin f̃(x)=f(x) pentru x∈D și f̃(x₀)=ℓ, este continuă în x₀.
Tabelul derivatelor uzuale. Ultima coloană e aceeași formulă pentru o funcție compusă, cu u = u(x): se înmulțește mereu cu u′.
| f(x) | f′(x) | Condiții | Funcția compusă |
|---|---|---|---|
| c (constantă) | 0 | x ∈ R | — |
| x | 1 | x ∈ R | — |
| xⁿ | n·xⁿ⁻¹ | n ∈ N* | (uⁿ)′ = n·uⁿ⁻¹·u′ |
| xʳ | r·xʳ⁻¹ | x > 0, r ∈ R | (uʳ)′ = r·uʳ⁻¹·u′ |
| √x | 12√x | x > 0 | (√u)′ = u′2√u |
| ∛x | 13∛(x²) | x ≠ 0 | (∛u)′ = u′3∛(u²) |
| 1x | −1x² | x ≠ 0 | (1u)′ = −u′u² |
| eˣ | eˣ | x ∈ R | (eᵘ)′ = eᵘ·u′ |
| aˣ | aˣ·ln a | a > 0, a ≠ 1 | (aᵘ)′ = aᵘ·ln a·u′ |
| ln x | 1x | x > 0 | (ln u)′ = u′u |
| loga x | 1x·ln a | x > 0 | (loga u)′ = u′u·ln a |
| sin x | cos x | x ∈ R | (sin u)′ = cos u·u′ |
| cos x | −sin x | x ∈ R | (cos u)′ = −sin u·u′ |
| tg x | 1cos²x | cos x ≠ 0 | (tg u)′ = u′cos²u |
| ctg x | −1sin²x | sin x ≠ 0 | (ctg u)′ = −u′sin²u |
| arcsin x | 1√(1 − x²) | x ∈ (−1, 1) | (arcsin u)′ = u′√(1 − u²) |
| arccos x | −1√(1 − x²) | x ∈ (−1, 1) | (arccos u)′ = −u′√(1 − u²) |
| arctg x | 11 + x² | x ∈ R | (arctg u)′ = u′1 + u² |
Regulile de derivare (f, g derivabile, c constantă).
| Operația | Derivata |
|---|---|
| c·f | c·f′ |
| f ± g | f′ ± g′ |
| f·g | f′·g + f·g′ |
| fg (g ≠ 0) | f′·g − f·g′g² |
| 1g (g ≠ 0) | −g′g² |
| f∘u (compusa) | f′(u)·u′ |
| f⁻¹ (inversa) | (f⁻¹)′(y) = 1f′(x), unde y = f(x) |
Exemplu de tabel de variație pentru o funcție cu un singur punct critic x₀ (f'(x₀)=0), unde f' schimbă semnul din − în +, deci x₀ e punct de minim
| x | −∞ | x₀ | +∞ | ||
|---|---|---|---|---|---|
| f'(x) | − | 0 | + | ||
| f(x) | ↘ | f(x₀) (minim) | ↗ |
Aplicație practică
Derivata e principalul instrument de optimizare în practică: o firmă care vrea profitul maxim sau costul minim pentru o producție dată rezolvă exact problema „găsește punctul de extrem al unei funcții”, de la forma optimă a unei cutii cu volum dat (minimizează materialul folosit) până la prețul care maximizează venitul.
Tabelul primitivelor uzuale (C e o constantă). Pentru o funcție compusă u = u(x), în fiecare formulă x devine u și dx devine u′ dx: de exemplu ∫ cos(u)·u′ dx = sin u + C.
| f(x) | ∫ f(x) dx | Pe intervale incluse în |
|---|---|---|
| xⁿ | xⁿ⁺¹n+1 + C | R, n ∈ N |
| xʳ (r ≠ −1) | xʳ⁺¹r+1 + C | (0, ∞) |
| √x | (23)x√x + C | (0, ∞) |
| 1√x | 2√x + C | (0, ∞) |
| 1x | ln|x| + C | (−∞, 0) sau (0, ∞) |
| eˣ | eˣ + C | R |
| aˣ | aˣln a + C | R (a > 0, a ≠ 1) |
| sin x | −cos x + C | R |
| cos x | sin x + C | R |
| 1cos²x | tg x + C | cos x ≠ 0 |
| 1sin²x | −ctg x + C | sin x ≠ 0 |
| tg x | −ln|cos x| + C | cos x ≠ 0 |
| ctg x | ln|sin x| + C | sin x ≠ 0 |
| 1x² + a² | (1a)·arctg(xa) + C | R (a ≠ 0) |
| 1x² − a² | (12a)·ln|x − ax + a| + C | x ≠ ±a (a > 0) |
| 1√(a² − x²) | arcsin(xa) + C | (−a, a), a > 0 |
| 1√(x² + a²) | ln(x + √x² + a²) + C | R |
| 1√(x² − a²) | ln|x + √x² − a²| + C | |x| > a > 0 |