Limita a derivace funkce Definice funkce Budiž M nějaká množina reálných čísel. Jestliže každému číslu x množiny M je přiřazeno určité číslo y, říkáme, že y je funkcí x. Množinu M nazýváme oborem této funkce. Označení: y = f(x) Grafem funkce f(x) je množina všech bodů v rovině, jež mají souřadnice [x, f(x)], kde x G M. Příklady funkcí Lineární funkce y=kx+q k - směrnice funkce Směrnice funkce je rovna tangentě úhlu, který svírá graf lineární funkce s osou x. Graf funkce y = x+1 y = x + 1 - 4 3 2 ly y i i i /- 1 1 -1 : : : : ; ■ Tato funkce je definována na celé množině reálných čísel. Na celé množině reálných čísel jsou také definovány např. funkce y = x2, y = sin x, y = cos x. Některé funkce ale nejsou definovány na celé množině reálných čísel. Např. Nepřímá úměrnost y = - x£ (—oo, 0) U (0, oo) Logaritmická funkce y = In x x £ (0,oo) Limita funkce Funkce y = f(x) nemusí být v některém bodu definována. Nás zajímá, jak se tato funkce chová v okolí tohoto bodu. Okolím bodu a rozumíme každý otevřený interval, který obsahuje bod a. Příklad: x2 —1 y = Tato funkce není definována v bodě x = 1.1 když ji můžeme upravit na y = x +1 není stejná jako funkce y = x+1 z předchozího příkladu. K zjištění jak se chová v okolí bodu 1, použijeme limitu. Definice limity Funkce f(x) má v bodě a limitu b, jestliže ke každému kladnému číslu s existuje kladné číslo n takové, že pro všechna xí az okolí (a - n, a + n) čísla a, patří funkční hodnoty f(x) do okolí (b - s, b + s). Zapisujeme: lim f(x) = b) x->l x2-1 (x-l).(x+l) ŕ , „ x . , . V našem prípade lim -= lim---- = lim (x + 1) = 1 + 1 = 2 x->l x-l x^l x-1 x^l Funkce má limitu i v bodě, němž je definována. V toto případě se limita rovná funkční hodnotě. Derivace funkce Máme-li vést v bodě P tečnu ke křivce (viz obrázek), musíme zavést pojem derivace funkce. 7 Ir v * -M^M^— _ _ .----- I / //// ů / r \ __ _S / ŮX X _1 Snadno lze určit směrnici sečny PQ. ^ _ Ay _ /(x0+Ax)-/(x0) Ax Ax Bude-li se zmenšovat vzdálenost bodů P a Q, bude se tato směrnice stále více blížit směrnici tečny křivky. Definice derivace funkce v bodě Nechť je funkce f(x) definována v bodě xo a nějakém jeho okolí. Existuje-li vlastní limita /"(xq+Ax)_/"(Xq) lim ---—, nazýváme tuto limitu derivace funkce f(x) v bodě xo. Ax^O Ax Derivace můžeme hledat i v dalších bodech a ke každému bodu přiřadit derivaci funkce v tomto bodě, pokud existuje. V tomto případě můžeme derivaci pokládat za funkci proměnné x. Tuto funkci lze také derivovat. Získáme pak derivaci druhého řádu. Označení derivace funkce y = f(x): Vzorce pro výpočet derivací y = c (c je konstanta) y' = 0 y = xn y = In x y = logax (a > 0) y = ex y = ax (a > 0 ,a^ 1) y = sin x y = cos x y = tgx y = cotg x u a v jsou funkce y = n x n-l , 1 y = z y = x lna y = e n je přirozené číslo x £ (0,oo) (In x je přirozený logaritmus x) x £ (0,oo) x £ (— oo , oo) e - Eulerovo číslo e= 2,718281 y'=axlna x£ (—00,00) y'= cos x x £ (— 00 , 00) y'= - sin x x £ (— 00 , 00) 1 y = y = x ^ (2k+1^n t k je ce|é číslo sin^x x ^kn, k je celé číslo derivace součtu (u + v)' = u'+v' derivace součinu (u v)' =u'v+uv' . ,„ u v-u v derivace podílu (-) =--— derivace složené funkce f'(g(x)) = f (x). g'(x) Příklad užití derivací ve fyzice Rychlost je první derivací dráhy podle času. Zrychlení je druhou derivací dráhy podle času. s-dráha v-rychlost a-zrychlení Pohyb rovnoměrný přímočarý s =v t ds _ ^ d2 s _ q dt ~ dtz ~ pohyb rovnoměrně zrychlený t2 ds dz s s = a — — = a t = v —- 2 dt dt2 = a