مشتق من منتج دالة معقدة. مشتق من منتج وظيفتين. المعنى الهندسي والمادي للمشتق

مع تحرير المواد حول موضوع "مشتق". مستوى المدرسة الأساسية.
معلومات نظرية للطلاب والمعلمين والمعلمين في الرياضيات. للمساعدة في إجراء الفصول الدراسية.

تعريف:مشتقة دالة عند نقطة ما هي نهاية نسبة زيادة الدالة إلى زيادة المتغير، أي

جدول مشتقات الوظائف الرياضية الأساسية:

قواعد لحساب المشتقات

مشتق من المبلغأي تعبيرين يساوي مجموع مشتقات هذه التعبيرات (مشتق المجموع يساوي مجموع المشتقات)

مشتق من الفرقأي تعبيرين يساوي فرق مشتقات هذه المصطلحات (مشتقة الفرق تساوي فرق المشتقات).

مشتق من المنتجعاملان يساوي حاصل ضرب مشتقة العامل الأول والثاني زائد حاصل ضرب العامل الأول ومشتقة الثاني (مجموع مشتقات العوامل المأخوذة على التوالي).
تعليق مدرس الرياضيات:عندما في عبارات قصيرةأذكر الطالب بقاعدة حساب مشتقة حاصل الضرب، أقول هذا: مشتقة العامل الأول على زائد الثاني تبادل السكتات الدماغية!

مشتق من الحاصلتعبيران يساوي حاصل قسمة الفرق بين مشتقات العوامل المأخوذة على التوالي ومربع المقام.

مشتق من منتج الرقم والدالة. للعثور على مشتق منتج رقم وتعبير حرفي (دالة)، تحتاج إلى ضرب هذا الرقم بمشتق هذا التعبير الحرفي.

المشتق وظيفة معقدة:

لحساب مشتقة دالة معقدة، عليك إيجاد مشتقة الدالة الخارجية وضربها في مشتقة الدالة الداخلية.

تعليقاتكم وملاحظاتكم على صفحة المشتقات:
ألكسندر س.
أنا حقا بحاجة إلى طاولة. واحدة من أكثر على شبكة الإنترنت. شكرا جزيلا على التوضيحات والقواعد أيضا. مثال واحد آخر على الأقل سيكون رائعًا بالنسبة لهم. شكرا جزيلا مجددا.

كولباكوف أ.ن.، مدرس رياضيات:حسنًا، سأحاول إضافة أمثلة إلى الصفحة في المستقبل القريب.

كتاب مرجعي رياضي افتراضي.
كولباكوف ألكسندر نيكولاييفيتش، مدرس الرياضيات.

إذا اتبعت التعريف، فإن مشتقة الدالة عند نقطة ما هو حد نسبة زيادة الدالة Δ ذإلى زيادة الوسيطة Δ س:

يبدو أن كل شيء واضح. لكن حاول استخدام هذه الصيغة لحساب مشتقة الدالة، على سبيل المثال F(س) = س 2 + (2س+ 3) · ه سخطيئة س. إذا فعلت كل شيء حسب التعريف، فبعد بضع صفحات من الحسابات، سوف تغفو ببساطة. ولذلك، هناك طرق أبسط وأكثر فعالية.

في البداية، نلاحظ أنه من بين مجموعة الوظائف الكاملة، يمكننا التمييز بين ما يسمى بالوظائف الأولية. انها نسبية تعبيرات بسيطة، والتي تم حساب مشتقاتها وإدراجها في الجدول منذ فترة طويلة. من السهل جدًا تذكر مثل هذه الوظائف - بالإضافة إلى مشتقاتها.

مشتقات الوظائف الأولية

الوظائف الأولية هي جميع تلك المذكورة أدناه. ويجب أن تكون مشتقات هذه الوظائف معروفة عن ظهر قلب. علاوة على ذلك، فإن حفظها ليس بالأمر الصعب على الإطلاق - ولهذا السبب فهي أولية.

لذلك، المشتقات وظائف أولية:

اسم	وظيفة	المشتق
ثابت	F(س) = ج, ج ∈ ر	0 (نعم، صفر!)
القوة مع الأس العقلاني	F(س) = س ن	ن · س ن − 1
التجويف	F(س) = خطيئة س	كوس س
جيب التمام	F(س) = كوس س	-الخطيئة س(ناقص جيب)
الظل	F(س) = تيراغرام س	1/كوس 2 س
ظل التمام	F(س) =ctg س	- 1/الخطيئة 2 س
اللوغاريتم الطبيعي	F(س) = سجل س	1/س
اللوغاريتم التعسفي	F(س) = سجل أ س	1/(س ln أ)
الدالة الأسية	F(س) = ه س	ه س(لا شيء تغير)

إذا تم ضرب دالة أولية بثابت اختياري، فيمكن أيضًا حساب مشتق الدالة الجديدة بسهولة:

(ج · F)’ = ج · F ’.

بشكل عام، يمكن إخراج الثوابت من إشارة المشتقة. على سبيل المثال:

(2س 3)' = 2 · ( س 3)' = 2 3 س 2 = 6س 2 .

من الواضح أنه يمكن إضافة الوظائف الأولية إلى بعضها البعض وضربها وتقسيمها - وغير ذلك الكثير. هذه هي الطريقة التي ستظهر بها الوظائف الجديدة، التي لم تعد أولية بشكل خاص، ولكنها قابلة للتمييز أيضًا فيما يتعلق قواعد معينة. وتناقش هذه القواعد أدناه.

مشتق من المجموع والفرق

دع الوظائف تعطى F(س) و ز(س) ومشتقاته معروفة لدينا. على سبيل المثال، يمكنك أن تأخذ الوظائف الأولية التي تمت مناقشتها أعلاه. ثم يمكنك العثور على مشتق مجموع هذه الوظائف والفرق بينها:

1. (F + ز)’ = F ’ + ز ’
2. (F − ز)’ = F ’ − ز ’

لذا، فإن مشتق مجموع (الفرق) لوظيفتين يساوي مجموع (الفرق) للمشتقات. قد يكون هناك المزيد من الشروط. على سبيل المثال، ( F + ز + ح)’ = F ’ + ز ’ + ح ’.

بالمعنى الدقيق للكلمة، لا يوجد مفهوم "الطرح" في الجبر. هناك مفهوم "العنصر السلبي". ولذلك الفرق F − زيمكن إعادة كتابتها كمجموع F+ (−1) زوبعد ذلك تبقى صيغة واحدة فقط - مشتق المجموع.

F(س) = س 2 + الخطيئة س؛ ز(س) = س 4 + 2س 2 − 3.

وظيفة F(س) هو مجموع وظيفتين أساسيتين، وبالتالي:

F ’(س) = (س 2 + الخطيئة س)’ = (س 2)' + (خطيئة س)’ = 2س+ كوس س؛

نحن نسبب بالمثل لهذه الوظيفة ز(س). فقط هناك بالفعل ثلاثة مصطلحات (من وجهة نظر الجبر):

ز ’(س) = (س 4 + 2س 2 − 3)’ = (س 4 + 2س 2 + (−3))’ = (س 4)’ + (2س 2)’ + (−3)’ = 4س 3 + 4س + 0 = 4س · ( س 2 + 1).

إجابة:
F ’(س) = 2س+ كوس س؛
ز ’(س) = 4س · ( س 2 + 1).

مشتق من المنتج

الرياضيات علم منطقي، لذلك يعتقد الكثير من الناس أنه إذا كانت مشتقة المجموع تساوي مجموع المشتقات، فإن مشتقة حاصل الضرب يضرب">يساوي منتج المشتقات. لكن اللعنة عليك! يتم حساب مشتق المنتج باستخدام صيغة مختلفة تمامًا. وهي:

(F · ز) ’ = F ’ · ز + F · ز ’

الصيغة بسيطة، ولكن غالبا ما يتم نسيانها. وليس فقط تلاميذ المدارس، ولكن الطلاب أيضا. والنتيجة هي مشاكل تم حلها بشكل غير صحيح.

مهمة. البحث عن مشتقات الوظائف: F(س) = س 3 كوس س؛ ز(س) = (س 2 + 7س− 7) · ه س .

وظيفة F(س) هو نتاج وظيفتين أساسيتين، لذلك كل شيء بسيط:

F ’(س) = (س 3 كوس س)’ = (س 3) كوس س + س 3 (كوس س)’ = 3س 2 كوس س + س 3 (- الخطيئة س) = س 2 (3كوس س − سخطيئة س)

وظيفة ز(س) المضاعف الأول أكثر تعقيدًا بعض الشيء، لكن المخطط العام لا يتغير. من الواضح أن العامل الأول للوظيفة ز(س) هي كثيرة الحدود ومشتقتها هي مشتقة المجموع. لدينا:

ز ’(س) = ((س 2 + 7س− 7) · ه س)’ = (س 2 + 7س− 7)’ · ه س + (س 2 + 7س− 7) · ( ه س)’ = (2س+ 7) · ه س + (س 2 + 7س− 7) · ه س = ه س· (2 س + 7 + س 2 + 7س −7) = (س 2 + 9س) · ه س = س(س+ 9) · ه س .

إجابة:
F ’(س) = س 2 (3كوس س − سخطيئة س);
ز ’(س) = س(س+ 9) · ه س .

يرجى ملاحظة أنه في الخطوة الأخيرة يتم تحليل المشتق. رسميًا، لا يلزم القيام بذلك، لكن معظم المشتقات لا يتم حسابها من تلقاء نفسها، ولكن لفحص الدالة. وهذا يعني أنه بعد ذلك سيتم مساواة المشتقة بالصفر، وسيتم تحديد علاماتها، وما إلى ذلك. في مثل هذه الحالة، من الأفضل أن يتم تحليل التعبير.

إذا كان هناك وظيفتين F(س) و ز(س)، و ز(س) ≠ 0 على المجموعة التي نهتم بها، يمكننا تحديدها ميزة جديدة ح(س) = F(س)/ز(س). لمثل هذه الوظيفة يمكنك أيضًا العثور على المشتق:

ليس ضعيفا، هاه؟ من أين أتى الناقص؟ لماذا ز 2؟ ومثل هذا! هذا هو واحد من أكثر الصيغ المعقدة- لا يمكنك معرفة ذلك بدون زجاجة. لذلك من الأفضل دراستها أمثلة محددة.

مهمة. البحث عن مشتقات الوظائف:

يحتوي بسط ومقام كل كسر على دوال أولية، لذا كل ما نحتاجه هو صيغة مشتقة خارج القسمة:

وفقًا للتقاليد، دعونا نحلل البسط إلى عوامل - وهذا سيبسط الإجابة إلى حد كبير:

الوظيفة المعقدة ليست بالضرورة صيغة طولها نصف كيلومتر. على سبيل المثال، يكفي أن تأخذ الوظيفة F(س) = خطيئة سواستبدال المتغير س، يقول على س 2 + ج س. سوف تنجح F(س) = الخطيئة ( س 2 + ج س) - هذه وظيفة معقدة. كما أن لديها مشتق، ولكن لن يكون من الممكن العثور عليه باستخدام القواعد التي تمت مناقشتها أعلاه.

ماذا علي أن أفعل؟ في مثل هذه الحالات، يساعد استبدال المتغير والصيغة لمشتقة دالة معقدة على:

F ’(س) = F ’(ر) · ر'، لو سلقد بدل بواسطة ر(س).

كقاعدة عامة، فإن الوضع مع فهم هذه الصيغة أكثر حزنا من مشتق الحاصل. لذلك، من الأفضل أيضًا شرح ذلك باستخدام أمثلة محددة، مع وصف تفصيلي لكل خطوة.

مهمة. البحث عن مشتقات الوظائف: F(س) = ه 2س + 3 ; ز(س) = الخطيئة ( س 2 + ج س)

لاحظ أنه إذا كان في الوظيفة F(س) بدلاً من التعبير 2 س+ 3 سيكون سهلا س، ثم نحصل على وظيفة أولية F(س) = ه س. لذلك، نقوم بإجراء بديل: دع 2 س + 3 = ر, F(س) = F(ر) = ه ر. نحن نبحث عن مشتق دالة معقدة باستخدام الصيغة:

F ’(س) = F ’(ر) · ر ’ = (ه ر)’ · ر ’ = ه ر · ر ’

والآن - انتبه! نقوم بإجراء الاستبدال العكسي: ر = 2س+ 3. نحصل على:

F ’(س) = ه ر · ر ’ = ه 2س+ 3 (2 س + 3)’ = ه 2س+ 3 2 = 2 ه 2س + 3

الآن دعونا نلقي نظرة على الوظيفة ز(س). من الواضح أنه يحتاج إلى استبداله س 2 + ج س = ر. لدينا:

ز ’(س) = ز ’(ر) · ر= (خطيئة ر)’ · ر' = كوس ر · ر ’

الاستبدال العكسي: ر = س 2 + ج س. ثم:

ز ’(س) = كوس ( س 2 + ج س) · ( س 2 + ج س)' = كوس ( س 2 + ج س) · (2 س + 1/س).

هذا كل شئ! وكما يتبين من التعبير الأخير، فقد تم اختصار المشكلة برمتها إلى حساب مجموع المشتقات.

إجابة:
F ’(س) = 2 · ه 2س + 3 ;
ز ’(س) = (2س + 1/س) كوس ( س 2 + ج س).

في كثير من الأحيان في دروسي، بدلاً من مصطلح "مشتق"، أستخدم كلمة "رئيسي". على سبيل المثال، حد المجموع يساوي مجموع الحدود. هل هذا أوضح؟ حسنا هذا جيد.

وبالتالي، فإن حساب المشتق يأتي للتخلص من هذه الضربات نفسها وفقًا للقواعد التي تمت مناقشتها أعلاه. كمثال أخير، دعونا نعود إلى القوة المشتقة مع الأس العقلاني:

(س ن)’ = ن · س ن − 1

قليل من الناس يعرفون ذلك في هذا الدور نقد يكون عددا كسريا. على سبيل المثال، الجذر هو س 0.5. ماذا لو كان هناك شيء فاخر تحت الجذر؟ مرة أخرى، ستكون النتيجة وظيفة معقدة - فهم يحبون إعطاء مثل هذه الإنشاءات الاختباراتوالامتحانات.

مهمة. العثور على مشتق من وظيفة:

أولاً، دعونا نعيد كتابة الجذر كقوة ذات أس نسبي:

F(س) = (س 2 + 8س − 7) 0,5 .

الآن نقوم بإجراء بديل: دع س 2 + 8س − 7 = ر. نجد المشتق باستخدام الصيغة:

F ’(س) = F ’(ر) · ر ’ = (ر 0.5)' · ر' = 0.5 · ر-0.5 · ر ’.

لنقم بالاستبدال العكسي: ر = س 2 + 8س− 7. لدينا:

F ’(س) = 0.5 · ( س 2 + 8س− 7) −0.5 · ( س 2 + 8س− 7)' = 0.5 · (2 س+ 8) ( س 2 + 8س − 7) −0,5 .

وأخيراً العودة إلى الجذور:

من السهل جدًا تذكرها.

حسنًا، دعونا لا نذهب بعيدًا، فلننظر إلى الأمر على الفور وظيفة عكسية. ما هي الدالة معكوسها؟ وظيفة الأسية؟ اللوغاريتم:

في حالتنا، الأساس هو الرقم:

يُطلق على مثل هذا اللوغاريتم (أي اللوغاريتم ذو الأساس) اسم "طبيعي" ، ونستخدم له رمزًا خاصًا: نكتب بدلاً من ذلك.

ما هو يساوي؟ بالطبع، .

مشتق اللوغاريتم الطبيعي بسيط جدًا أيضًا:

أمثلة:

1. العثور على مشتق من وظيفة.
2. ما هو مشتق الدالة؟

الإجابات: اللوغاريتم الأسي والطبيعي هما دالتان بسيطتان بشكل فريد من منظور مشتق. سيكون للدوال الأسية واللوغاريتمية مع أي أساس آخر مشتقة مختلفة، والتي سنحللها لاحقًا دعونا نذهب من خلال القواعدالتفاضل.

قواعد التمايز

قواعد ماذا؟ مرة أخرى مصطلح جديد، مرة أخرى؟!...

التفاضلهي عملية العثور على المشتق.

هذا كل شئ. ماذا يمكنك أن تسمي هذه العملية في كلمة واحدة؟ ليست مشتقة... يطلق علماء الرياضيات على التفاضل نفس زيادة الدالة عند. يأتي هذا المصطلح من التمايز اللاتيني - الاختلاف. هنا.

عند استخلاص كل هذه القواعد، سنستخدم دالتين، على سبيل المثال، و. سنحتاج أيضًا إلى صيغ لزياداتها:

هناك 5 قواعد في المجموع.

يتم إخراج الثابت من علامة المشتقة.

إذا - بعض الأرقام الثابتة (ثابت)، إذن.

من الواضح أن هذه القاعدة تعمل أيضًا على الاختلاف: .

دعونا نثبت ذلك. فليكن، أو أبسط.

أمثلة.

أوجد مشتقات الدوال:

1. عند نقطة ما؛
2. عند نقطة ما؛
3. عند نقطة ما؛
4. عند هذه النقطة.

حلول:

1. (المشتق هو نفسه في جميع النقاط، لأن هذا دالة خطية، يتذكر؟)؛

مشتق من المنتج

كل شيء مشابه هنا: فلنقدم دالة جديدة ونجد زيادتها:

المشتق:

أمثلة:

1. أوجد مشتقات الدوال و؛
2. أوجد مشتقة الدالة عند نقطة ما.

حلول:

مشتق من الدالة الأسية

الآن معرفتك كافية لتتعلم كيفية العثور على مشتقة أي دالة أسية، وليس فقط الأسس (هل نسيت ما هو حتى الآن؟).

لذلك، أين هو بعض العدد.

نحن نعرف بالفعل مشتقة الدالة، لذا دعونا نحاول اختزال الدالة إلى أساس جديد:

لهذا سوف نستخدم قاعدة بسيطة: . ثم:

حسنًا، لقد نجحت. حاول الآن إيجاد المشتقة، ولا تنس أن هذه الدالة معقدة.

حدث؟

وهنا راجع نفسك:

تبين أن الصيغة مشابهة جدًا لمشتقة الأس: كما كانت، ظلت كما هي، ولم يظهر سوى عامل، وهو مجرد رقم، ولكنه ليس متغيرًا.

أمثلة:
أوجد مشتقات الدوال:

الإجابات:

هذا مجرد رقم لا يمكن حسابه بدون آلة حاسبة، أي أنه لا يمكن تدوينه بعد الآن في شكل بسيط. ولذلك نتركها على هذه الصورة في الجواب.

لاحظ أن هنا حاصل ضرب وظيفتين، لذلك نطبق قاعدة التمايز المقابلة:

في هذا المثال، ناتج وظيفتين:

مشتق من دالة لوغاريتمية

الأمر مشابه هنا: أنت تعرف بالفعل مشتقة اللوغاريتم الطبيعي:

ولذلك، للعثور على لوغاريتم اختياري مع قاعدة مختلفة، على سبيل المثال:

علينا اختزال هذا اللوغاريتم إلى الأساس. كيف يمكنك تغيير قاعدة اللوغاريتم؟ أتمنى أن تتذكر هذه الصيغة:

الآن فقط سنكتب بدلاً من ذلك:

المقام هو ببساطة ثابت (رقم ثابت، بدون متغير). يتم الحصول على المشتق بكل بساطة:

مشتقات الأسي و وظائف لوغاريتميةلم يظهروا أبدًا في امتحان الدولة الموحدة، ولكن لن يضر معرفتهم.

مشتق من وظيفة معقدة.

ما هي "الوظيفة المعقدة"؟ لا، هذا ليس لوغاريتمًا، وليس ظلًا قوسيًا. يمكن أن يكون من الصعب فهم هذه الوظائف (على الرغم من أنك إذا وجدت اللوغاريتمات صعبة، فاقرأ موضوع "اللوغاريتمات" وستكون بخير)، ولكن من وجهة نظر رياضية، فإن كلمة "معقدة" لا تعني "صعبة".

تخيل حزامًا ناقلًا صغيرًا: شخصان يجلسان ويقومان ببعض الإجراءات باستخدام بعض الأشياء. على سبيل المثال، يقوم الأول بتغليف قطعة من الشوكولاتة في غلاف، والثاني يربطها بشريط. والنتيجة هي كائن مركب: قطعة من الشوكولاتة ملفوفة ومربوطة بشريط. لتناول الشوكولاتة، ما عليك القيام به الإجراءات العكسيةفي ترتيب عكسي.

لنقم بإنشاء مسار رياضي مماثل: أولاً سنجد جيب تمام الرقم، ثم نقوم بتربيع الرقم الناتج. لذلك، حصلنا على رقم (الشوكولاتة)، وأجد جيب تمامها (الغلاف)، ثم قمت بتربيع ما حصلت عليه (اربطه بشريط). ماذا حدث؟ وظيفة. هذا مثال على دالة معقدة: للعثور على قيمتها، نقوم بالإجراء الأول مباشرة مع المتغير، ثم الإجراء الثاني بما نتج عن الأول.

بعبارة أخرى، الدالة المعقدة هي دالة تكون حجتها دالة أخرى: .

على سبيل المثال لدينا، .

يمكننا بسهولة القيام بنفس الخطوات بترتيب عكسي: أولاً تقوم بتربيعه، ثم أبحث عن جيب التمام للرقم الناتج: . من السهل تخمين أن النتيجة ستكون مختلفة دائمًا تقريبًا. من السمات المهمة للوظائف المعقدة: عندما يتغير ترتيب الإجراءات، تتغير الوظيفة.

المثال الثاني: (نفس الشيء). .

سيتم استدعاء الإجراء الذي قمنا به أخيرًا وظيفة "خارجية".، ويتم تنفيذ الإجراء أولاً - وفقًا لذلك وظيفة "داخلية".(هذه أسماء غير رسمية، أستخدمها فقط لشرح المادة بلغة بسيطة).

حاول أن تحدد بنفسك أي وظيفة خارجية وأي وظيفة داخلية:

الإجابات:إن فصل الوظائف الداخلية والخارجية يشبه إلى حد كبير تغيير المتغيرات: على سبيل المثال، في دالة

1. ما الإجراء الذي سنقوم به أولاً؟ أولاً، دعونا نحسب جيب الجيب، وبعد ذلك فقط نقوم بتكعيبه. وهذا يعني أنها وظيفة داخلية، ولكنها وظيفة خارجية.
   والوظيفة الأصلية هي تركيبها : .
2. داخلي: ؛ خارجي: .
   فحص: .
3. داخلي: ؛ خارجي: .
   فحص: .
4. داخلي: ؛ خارجي: .
   فحص: .
5. داخلي: ؛ خارجي: .
   فحص: .

نغير المتغيرات ونحصل على دالة.

حسنًا، الآن سوف نستخرج لوح الشوكولاتة الخاص بنا ونبحث عن المشتق. يتم دائمًا عكس الإجراء: أولاً نبحث عن مشتقة الدالة الخارجية، ثم نضرب النتيجة في مشتقة الدالة الداخلية. بالنسبة للمثال الأصلي، يبدو كما يلي:

مثال آخر:

لذا، دعونا أخيرًا صياغة القاعدة الرسمية:

خوارزمية لإيجاد مشتق دالة معقدة:

يبدو الأمر بسيطا، أليس كذلك؟

دعونا نتحقق من الأمثلة:

حلول:

1) داخلي: ;

خارجي: ؛

2) داخلي: ;

(فقط لا تحاول قطعها الآن! لا شيء يخرج من تحت جيب التمام، تذكر؟)

3) داخلي: ;

خارجي: ؛

من الواضح على الفور أن هذه وظيفة معقدة من ثلاثة مستويات: فهي بالفعل وظيفة معقدة في حد ذاتها، ونقوم أيضًا باستخراج الجذر منها، أي أننا نقوم بالإجراء الثالث (وضع الشوكولاتة في غلاف) ومع شريط في الحقيبة). ولكن لا يوجد سبب للخوف: مازلنا "نفك" هذه الوظيفة بنفس الترتيب المعتاد: من النهاية.

وهذا يعني أننا نفرق أولاً بين الجذر، ثم جيب التمام، وعندها فقط التعبير بين قوسين. وبعد ذلك نضرب كل شيء.

في مثل هذه الحالات، يكون من المناسب ترقيم الإجراءات. وهذا هو، دعونا نتخيل ما نعرفه. بأي ترتيب سننفذ الإجراءات لحساب قيمة هذا التعبير؟ لنلقي نظرة على مثال:

كلما تم تنفيذ الإجراء لاحقًا، أصبحت الوظيفة المقابلة أكثر "خارجية". تسلسل الإجراءات هو نفسه كما كان من قبل:

هنا يكون التعشيش بشكل عام على مستوى 4. دعونا نحدد مسار العمل.

1. التعبير الراديكالي. .

2. الجذر. .

3. جيب. .

4. ساحة. .

5. تجميع كل ذلك معًا:

المشتق. باختصار عن الأشياء الرئيسية

مشتق من وظيفة- نسبة زيادة الدالة إلى زيادة الوسيطة لزيادة متناهية الصغر في الوسيطة:

المشتقات الأساسية:

قواعد التمايز:

يتم إخراج الثابت من علامة المشتقة:

مشتق من المبلغ:

مشتق من المنتج:

مشتق الحاصل:

مشتق من وظيفة معقدة:

خوارزمية لإيجاد مشتق دالة معقدة:

1. نحدد الدالة "الداخلية" ونجد مشتقتها.
2. نحدد الدالة "الخارجية" ونجد مشتقتها.
3. نضرب نتائج النقطتين الأولى والثانية.

ما هي الوظيفة المشتقة - هذا هو الشيء الرئيسي مفهوم رياضي، على نفس المستوى مع التكاملات في التحليل. هذه الوظيفةعند نقطة معينة يعطي خاصية لمعدل تغير الوظيفة عند نقطة معينة.
مفاهيم مثل التمايز والتكامل، يتم فك تشفير الأول على أنه عملية بحث عن مشتق، والثاني، على العكس من ذلك، يستعيد دالة تبدأ من مشتق معين.
تلعب الحسابات المشتقة دورًا مهمًا في الحسابات التفاضلية.
للحصول على مثال واضح، دعونا نصور المشتقة على المستوى الإحداثي.

في الدالة y=f(x) نثبت النقاط M التي عندها (x0; f(X0)) وN f (x0+?x) لكل قاطع هناك زيادة في النموذج?x. الزيادة هي العملية التي يتغير فيها الإحداثي، ثم يتغير الإحداثي أيضًا. يشار إليها بـ ؟ذ.
دعونا نوجد ظل الزاوية في المثلث MPN باستخدام النقطتين M و N لهذا الغرض.

تيراغرام؟ = NP/MP = ?у/?x.

عندما يذهب x إلى 0. يقترب MN المتقاطع من المماس MT والزاوية؟ سوف؟. ولذلك، تيراغرام؟ الحد الأقصى لقيمة tg؟.

تيراغرام؟ = ليم من؟x-0 تيراغرام؟ = ليم من?x-0 ?y/?x

جدول المشتقات

إذا نطقت صيغة كل منهما الصيغ المشتقة. سيكون الجدول أسهل للتذكر.
1) مشتقة القيمة الثابتة هي 0.
2) X مع العدد الأولي يساوي واحداً.
3) إذا كان هناك عامل ثابت، فإننا ببساطة نخرجه كمشتقة.
4) للعثور على قوة مشتقة، تحتاج إلى ضرب أس قوة معينة بقوة لها نفس الأساس، والتي يكون أسها أقل بـ 1.
5) إيجاد الجذر يساوي واحدًا مقسومًا على 2 من هذه الجذور.
6) مشتقة واحد على X تساوي واحدًا مقسومًا على X تربيع، مع علامة الطرح.
7) P جيب التمام يساوي جيب التمام
8) جيب التمام P يساوي جيب التمام مع علامة الطرح.
9) الظل P يساوي واحدًا مقسومًا على مربع جيب التمام.
10) ظل التمام P يساوي واحدًا بعلامة الطرح، مقسومًا على مربع الجيب.

هناك أيضًا قواعد في التمايز، والتي يسهل أيضًا تعلمها من خلال التحدث بها بصوت عالٍ.

1) بكل بساطة، n من المصطلحات يساوي مجموعها.
2) المشتقة في الضرب تساوي ضرب القيمة الأولى في الثانية، مضافاً إليها ضرب القيمة الثانية في الأولى.
3) مشتقة القسمة تساوي ضرب القيمة الأولى في الثانية، طرح ضرب القيمة الثانية في الأولى. الكسر مقسومًا على القيمة الثانية مربعة.
4) الصياغة حالة خاصة من الصيغة الثالثة.

عملية إيجاد المشتق تسمى التمايز.

نتيجة لحل مشاكل إيجاد مشتقات أبسط الدوال (وليست البسيطة جدًا) من خلال تعريف المشتق باعتباره الحد الأقصى لنسبة الزيادة إلى زيادة الوسيطة، ظهر جدول المشتقات وقواعد التمايز المحددة بدقة . أول من عمل في مجال إيجاد المشتقات هما إسحاق نيوتن (1643-1727) وجوتفريد فيلهلم لايبنتز (1646-1716).

لذلك، في عصرنا هذا، للعثور على مشتقة أي دالة، لا تحتاج إلى حساب الحد المذكور أعلاه لنسبة زيادة الدالة إلى زيادة الوسيطة، ولكن ما عليك سوى استخدام جدول المشتقات وقواعد التفاضل. الخوارزمية التالية مناسبة للعثور على المشتق.

للعثور على المشتقة، أنت بحاجة إلى تعبير تحت العلامة الأولية تقسيم الوظائف البسيطة إلى مكوناتوتحديد ما هي الإجراءات (المنتج، المجموع، الحاصل)ترتبط هذه الوظائف. بعد ذلك، نجد مشتقات الدوال الأولية في جدول المشتقات، وصيغ مشتقات حاصل الضرب والمجموع والحاصل - في قواعد التفاضل. يتم إعطاء الجدول المشتق وقواعد التمايز بعد المثالين الأولين.

مثال 1.أوجد مشتقة الدالة

حل. ومن قواعد التفاضل نجد أن مشتقة مجموع الدوال هي مجموع مشتقات الدوال، أي.

من جدول المشتقات نجد أن مشتقة "x" تساوي واحدًا، ومشتقة الجيب تساوي جيب التمام. نعوض بهذه القيم في مجموع المشتقات ونجد المشتقة التي يتطلبها شرط المشكلة:

مثال 2.أوجد مشتقة الدالة

حل. نشتق كمشتقة مجموع فيها الحد الثاني عامل ثابت، ويمكن إخراجها من إشارة المشتقة:

إذا استمرت الأسئلة حول مصدر شيء ما، فعادةً ما يتم حلها بعد التعرف على جدول المشتقات وأبسط قواعد التفاضل. نحن ننتقل إليهم الآن.

جدول مشتقات الدوال البسيطة

1. مشتق من ثابت (رقم). أي رقم (1، 2، 5، 200...) موجود في تعبير الدالة. دائما يساوي الصفر. من المهم جدًا أن تتذكر ذلك، لأنه مطلوب في كثير من الأحيان
2. مشتق المتغير المستقل. في أغلب الأحيان "X". يساوي دائما واحدا. من المهم أيضًا أن نتذكر ذلك لفترة طويلة
3. مشتق الدرجة. عند حل المسائل، عليك تحويل الجذور غير التربيعية إلى قوى.
4. مشتق من متغير للقوة -1
5. المشتقة الجذر التربيعي
6. مشتق من الجيب
7. مشتق من جيب التمام
8. مشتق الظل
9. مشتق ظل التمام
10. مشتق من أركسين
11. مشتق من الأركوسين
12. مشتق من قوس الظل
13. مشتق ظل التمام القوسي
14. مشتق من اللوغاريتم الطبيعي
15. مشتق من دالة لوغاريتمية
16. مشتق الأس
17. مشتقة الدالة الأسية

قواعد التمايز

1. مشتق المجموع أو الفرق
2. مشتق من المنتج
2 أ. مشتق من التعبير مضروبًا في عامل ثابت
3. مشتق الحاصل
4. مشتق من وظيفة معقدة

المادة 1.إذا كانت الوظائف

تكون قابلة للاشتقاق في مرحلة ما، وبالتالي تكون الوظائف قابلة للاشتقاق في نفس النقطة

و

أولئك. مشتق المجموع الجبري للدوال يساوي المجموع الجبري لمشتقات هذه الدوال.

عاقبة. إذا اختلف دالتان قابلتان للتفاضل في حد ثابت، فإن مشتقاتهما متساوية، أي.

القاعدة 2.إذا كانت الوظائف

قابلة للاشتقاق في مرحلة ما، فإن منتجها يكون قابلاً للاشتقاق في نفس النقطة

و

أولئك. مشتقة منتج دالتين يساوي مجموع منتجات كل من هذه الوظائف ومشتقة الأخرى.

النتيجة الطبيعية 1. يمكن إخراج العامل الثابت من إشارة المشتقة:

النتيجة الطبيعية 2. مشتق منتج عدة وظائف قابلة للتفاضل يساوي مجموع منتجات مشتق كل عامل وجميع العوامل الأخرى.

على سبيل المثال، لثلاثة مضاعفات:

القاعدة 3.إذا كانت الوظائف

قابلة للتمييز في مرحلة ما و , ثم في هذه المرحلة يكون حاصلهم قابلاً للتمييز أيضًاش / ت، و

أولئك. مشتقة خارج قسمة دالتين يساوي كسرًا، بسطه هو الفرق بين حاصل ضرب المقام ومشتقة البسط ومشتقة البسط ومشتقة المقام، والمقام هو مربع البسط السابق.

أين تبحث عن الأشياء على الصفحات الأخرى

عند العثور على مشتق المنتج وحاصل القسمة في المسائل الحقيقية، فمن الضروري دائمًا تطبيق عدة قواعد للتمايز في وقت واحد، وبالتالي مزيد من الأمثلةلهذه المشتقات - في المقال"مشتق المنتج وحاصل الوظائف".

تعليق.يجب ألا تخلط بين الثابت (أي الرقم) كمصطلح في المجموع وكعامل ثابت! وفي حالة الحد تكون مشتقته تساوي صفرًا، وفي حالة العامل الثابت يتم إخراجها من إشارة المشتقات. هذا خطأ نموذجي، والذي يحدث على المرحلة الأوليةدراسة المشتقات، ولكن عندما تحل العديد من الأمثلة المكونة من جزأين وجزأين، فإن الطالب العادي لم يعد يرتكب هذا الخطأ.

وإذا كان لديك مصطلح عند التفريق بين منتج أو حاصل قسمة ما ش"الخامس، بحيث ش- رقم مثلا 2 أو 5 أي ثابت، فإن مشتقة هذا الرقم ستكون تساوي صفر، وبالتالي فإن الحد بأكمله سيكون يساوي صفر (هذه الحالة تمت مناقشتها في المثال 10).

خطأ شائع آخر هو حل مشتقة دالة معقدة ميكانيكيًا كمشتقة لدالة بسيطة. لهذا مشتق من وظيفة معقدةتم تخصيص مقالة منفصلة. لكن أولًا سنتعلم كيفية إيجاد مشتقات الدوال البسيطة.

على طول الطريق، لا يمكنك الاستغناء عن تحويل التعبيرات. للقيام بذلك، قد تحتاج إلى فتح الدليل في نوافذ جديدة. الأفعال ذات القوى والجذورو العمليات مع الكسور .

إذا كنت تبحث عن حلول لمشتقات الكسور ذات القوى والجذور، أي عندما تبدو الدالة ثم اتبع الدرس "اشتقاق مجموع الكسور ذات القوى والجذور".

إذا كان لديك مهمة مثل ثم ستأخذ درس "مشتقات الدوال المثلثية البسيطة".

أمثلة خطوة بخطوة - كيفية العثور على المشتق

مثال 3.أوجد مشتقة الدالة

حل. نحدد أجزاء تعبير الدالة: التعبير بأكمله يمثل منتجًا، وعوامله عبارة عن مجاميع، في الثاني منها يحتوي أحد الحدود على عامل ثابت. نطبق قاعدة تمايز المنتجات: مشتق منتج دالتين يساوي مجموع منتجات كل من هذه الوظائف بمشتقة الأخرى:

بعد ذلك، نطبق قاعدة اشتقاق المجموع: مشتق المجموع الجبري للدوال يساوي المجموع الجبري لمشتقات هذه الدوال. في حالتنا، في كل مجموع، يحتوي الحد الثاني على علامة ناقص. في كل مجموع نرى متغيرًا مستقلًا، مشتقته تساوي واحدًا، وثابتًا (رقمًا)، مشتقته تساوي صفرًا. إذن، "X" يتحول إلى واحد، وسالب 5 يتحول إلى صفر. في التعبير الثاني، يتم ضرب "x" في 2، لذلك نضرب اثنين في نفس وحدة مشتقة "x". نحصل على القيم المشتقة التالية:

نعوض بالمشتقات الموجودة في مجموع المنتجات ونحصل على مشتقة الدالة بأكملها التي تتطلبها حالة المشكلة:

ويمكنك التحقق من حل مشكلة المشتقات على.

مثال 4.أوجد مشتقة الدالة

حل. مطلوب منا إيجاد مشتقة حاصل القسمة. نطبق صيغة اشتقاق حاصل القسمة: مشتقة حاصل قسمة دالتين يساوي كسرًا بسطه هو الفرق بين حاصل ضرب المقام ومشتقة البسط والبسط ومشتقة المقام المقام، والمقام هو مربع البسط السابق. نحن نحصل:

لقد وجدنا بالفعل مشتقة العوامل في البسط في المثال 2. ولا ننسى أيضًا أن حاصل الضرب، وهو العامل الثاني في البسط في المثال الحالي، يؤخذ بعلامة الطرح:

إذا كنت تبحث عن حلول للمسائل التي تحتاج فيها إلى إيجاد مشتقة دالة، حيث يوجد كومة متواصلة من الجذور والقوى، مثل، على سبيل المثال، ، ثم مرحبًا بك في الفصل "مشتقة مجموع الكسور ذات القوى والجذور" .

إذا كنت بحاجة إلى معرفة المزيد عن مشتقات الجيب وجيب التمام والظلال وغيرها الدوال المثلثية، أي عندما تبدو الوظيفة ، ثم درسا لك "مشتقات الدوال المثلثية البسيطة" .

مثال 5.أوجد مشتقة الدالة

حل. في هذه الدالة نرى حاصل الضرب، أحد عوامله هو الجذر التربيعي للمتغير المستقل، مشتقته التي تعرفنا عليها في جدول المشتقات. باستخدام قاعدة اشتقاق المنتج والقيمة الجدولية لمشتق الجذر التربيعي، نحصل على:

يمكنك التحقق من حل مشكلة المشتقات على حاسبة المشتقات على الانترنت .

مثال 6.أوجد مشتقة الدالة

حل. في هذه الدالة نرى حاصل القسمة الذي يكون مقسومه هو الجذر التربيعي للمتغير المستقل. باستخدام قاعدة اشتقاق خارج القسمة التي كررناها وطبقناها في المثال 4، والقيمة الجدولية لمشتقة الجذر التربيعي، نحصل على:

للتخلص من الكسر في البسط، اضرب البسط والمقام ب .