2.5 Fördjupning till Deriveringsregler

<-- Förra avsnitt

Teori

Övningar

Fördjupning

Nästa avsnitt -->

Lektion 26 Deriveringsregler I

Lektion 27 Deriveringsregler II

Deriveringsreglernas bevis (härledning)

I detta avsnitt kommer vi att gå igenom och (delvis) bevisa regler som ska hjälpa oss att derivera de viktigaste typer av funktioner som förekommer i tillämpningarna, utan att varje gång behöva använda derivatans definition direkt. De kallas deriveringsregler. I bevisen tillämpas derivatans definition en gång för alla på respektive funktionstyp. Sedan kan man använda reglerna i fortsättningen utan att behöva härleda dem.

I slutet kommer vi att sammanställa alla deriveringsregler i en tabell som vi kommer att använda hela tiden.

Ur praktisk problemlösningssynpunkt är därför det här avsnittet om inte det viktigaste, så dock det mest använda i Matte 3c-kursens övningar.

I förra avsnitt hade vi ställt upp derivatans definition för en funktion \( y = f(x)\, \) i en viss punkt \( x = a\, \). Låter vi \( a\, \) variera, kan vi skriva derivatans definition så här:

\[ f\,'(x) = \lim_{h \to 0} \, {f(x+h) - f(x) \over h} \]

Denna definition kommer att ligga till grund för alla våra bevis för deriveringsreglerna i detta avsnitt.

Derivatan av en konstant

Påstående:

Derivatan av en konstant är 0.

Om \( {\color{White} x} f(x) = c \quad {\rm där} \quad c = {\rm const.} \)

då \( {\color{White} x} f\,'(x) = 0 \).

Bevis:

Om vi tillämpar derivatans definition på \( f(x) = c\, \) kan vi skriva:

\[ f\,'(x) = \lim_{h \to 0} \, {f(x+h) \, - \, f(x) \over h} = \lim_{h \to 0} \, {c \, - \, c \over h} \; = \; \lim_{h \to 0} \, {0 \over h} \; = \; 0 \]

Att \( f(x+h) = c\, \) inser man när man preciserar den givna funktionen \( f(x) = c\, \) genom att betona för alla \( {\color{Red} x} \). Dvs funktionen \( \,f(x)\):s värde är alltid konstant oavsett vad man sätter in för \( x\, \) i \( \,f(x)\). Detta även om man sätter in ett uttryck för \( x\, \), i det här fallet \( x+h\, \).

Exempel:

För funktionen \( f(x) = -5\, \) blir derivatan:

\[ f\,'(x) = \lim_{h \to 0} \, {f(x+h) \, - \, f(x) \over h} = \lim_{h \to 0} \, {-5 \, - \, (-5) \over h} = \lim_{h \to 0} \, {-5 \, + \, 5 \over h} = \lim_{h \to 0} \, {0 \over h} = 0 \]